2023 Fiscal Year Annual Research Report
Real space observations of topological spin textures and their dynamics by electron microscopy
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19H00660
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
于 秀珍 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (30538244)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 3次元磁化構造顕微法 / バイメロン / ホップフィン / スキルミオンストリング / 反スキルミオン / 磁気モノポール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
３次元磁気構造を観察するため、ローレンツ電子顕微鏡トモグラフィー技法と３次元ベクトル場再構築アルゴリズムを開発した。これらの手法を用いて、新たな３次元トポロジカル磁化構造、「バイメロン」（文献１）、「ホプフィオン」（文献2）などを実証した。また、トモグラフイック電子線ホログラフィーを用いた反スキルミオンの観察で、磁気モノポール―アンチモノポール対を、スキルミオン―反スキルミオン―スキルミオンのハイブリッド構造中に観察され、その動的振る舞いがシミュレーションで確認できた。よって、理論と実験で観察された2次元トポロジカル構造以外に、安定な3次元スピン構造の構造物性の知見を得った（文献3）。さらに、3次元磁化イメージングの空間・時間分解能を改善するため、新たに3次元電子位相顕微法（3D-DPC）の開発に成功し、従来の3次元イメージングの空間分解と時間分解を大幅に向上させ、空間分解は4 nm以下、時間分解は10 min以下まで達成させた。これにより、スキルミオン紐中に現れた磁気モノポール―アンチモノポールの熱揺らぎによる動的振る舞いを明らかにした（DOI:10.1038/S43246-024-00512-5）。
反スキルミオンがもたらす電子輸送特性を究明するために、熱流駆動アンチスキルミオンのダイナミクスを考察した。その場ローレンツ電子顕微法を用いて、スキルミオンと反スキルミオン生成可能な (Fe0.63Ni0.3Pd0.07)3P 磁性体における、磁気構造の熱流駆動ダイナミクスを直接観察し、スキルミオンと反スキルミオンの相互転換を実現した。この研究成果により、さまざまなプロセスで生成される「熱」を活用してスピンテクスチャーの制御が可能となり、スピントロニクスの応用研究に役立つことが期待される（文献4）
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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