Experimental study of topological phases in strongly correlated system

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00650
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Nakatsuji Satoru 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70362431)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松永 隆佑 東京大学, 物性研究所, 准教授 (50615309) ; 是常 隆 東北大学, 理学研究科, 准教授 (90391953)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ワイル磁性体 / トポロジー / 異常ホール効果 / 異常ネルンスト効果

Outline of Final Research Achievements

Our research accomplishments encompassed the following key areas:1.We identified Weyl fermions in the chiral antiferromagnet Mn3X (X = Sn, Ge) via versatile experimental probes and comparison with theoretical calculations. 2.We explored magnetotransport properties due to the chiral anomaly of the Weyl fermions, such as the planar Hall effect and anisotropic magnetoresistance. 3.We succeeded in realizing full current-induced magnetization switching in thin-film devices consisting of Weyl magnet Mn3Sn.

Free Research Field

物性物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでのスピントロニクスデバイスは強磁性体が主流であったが、漏れ磁場が小さく高速化のポテンシャルを持つ反強磁性体に期待が高まっている。本研究成果は反強磁性体でありながら強磁性と同等の機能をもつワイル磁性体Mn3X (X = Sn,Ge) の物性を多角的に明らかにしており、次世代の情報処理デバイスへの大きな一歩となる。さらに安価な鉄系材料での異常ネルンスト効果の発見は熱電応用研究を加速させ、実際に様々な産学連携へと繋がっている。