2022 Fiscal Year Research-status Report
Study on nonreciprocity and topological protection of magnetic quasiparticles using multi-analyzer cold neutron spectroscopy
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19KK0069
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐藤 卓 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70354214)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅井 晋一郎 東京大学, 物性研究所, 助教 (00748410)
奥山 大輔 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (30525390)
益田 隆嗣 東京大学, 物性研究所, 准教授 (90313014)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | 冷中性子分光 / マルチアナライザー / 磁性準粒子 / 非相反性 / トポロジカル保護 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁性体中の協力的なスピン揺動はマグノンやトリプロン等の素励起（磁気準粒子）を形成するが、これらはスピン量子を運搬するためスピントロニクスデバイスの観点から大きな注目を集めている。これら磁気準粒子の保護と運動制御の学理を確立するには、磁気準粒子の運動を高精度に測定する必要がある。そこで本研究では米国研究グループと共同で新世代マルチアナライザー冷中性子分光法を開発することにより、磁気準粒子運動の高精度測定を実現することを最終目標としている。
本研究ではこれまで米国側研究者と共同でIRIS型集光法の検討および設計を行なってきた。2021年度初旬の段階でコロナ感染症の収束が見通せなかったため、米国での実証試験を断念、国内原子炉JRR-3に向け設計変更し、2022年度においては実証機が完成、最初の非弾性散乱実験データを得ることができた。他方、2022年度中頃からコロナ感染症による渡航制限が徐々に緩和されたため、米国ORNLでの実験共同研究、また米国BNLグループとの共同実験研究を本格化させた。成果としてははZnドープβ型Cu2V2O7の中性子非弾性散乱実験による精密なマグノン分散関係解明、マルチフェロイックBa2MnGe2O7 の磁気分散解明、三角格子量子磁性体Yb3Ru4Al12の低エネルギー磁気励起の解明等が挙げられる。若手研究者の海外渡航としては、分担者浅井の渡米がついに実現し、ORNL研究者と現地でマルチアナライザー開発に関する議論を行うことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2022年中頃まで新型コロナ感染症の拡大のため海外渡航が大きく制限されていた。このため、できる限り電子メールやビデオ会議ベースの議論を進めること、シミュレーション研究等オンラインで共同研究ができるテーマを先に実施すること、さらには、実証機検証に関しては国内実施に切り替える等でできる限り遅れを防ぐ方策を取ったが、海外研究者との現地での共同研究実施という意味では計画通りには進めることができなかった。2022年中頃から制限はあるものの海外渡航が可能となり、これまでできていなかった海外共同実験研究を開始した。
現在、これまでの遅れを取り戻すべく精力的に海外渡航し現地にて海外共同研究者との共同研究を行なっているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のコロナ感染症による如何ともし難い研究遅延のため、米国ORNLで実施を予定していたいくつかの実験研究が未実施となっている。特に、2022年度後半にORNLの研究用原子炉HFIRがトラブルにより停止したため、この時期に計画していた最終的な実験が実施できなかった。そこで、本年度研究計画を1年延長し、これらの実験を米国ORNLにて共同で実施すること、さらにはこれまでのデータの解析を進め成果発表を行うことを推進方針とする。具体的な実験項目としては、これまで実験データが得られている系の解析に加え、シャストリーサザーランド型Ce化合物におけるスピノン励起とその非相反性の探索、および六方晶Ce化合物中に観測された非整合磁気相中のマグノン励起とその非相反性の確認等があげられる。
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| Causes of Carryover |
2020年度から始まった新型コロナ感染症拡大のため、米国ORNLでの実施を予定していたすべての共同実験計画が延期となっていた。2022年度から徐々に海外渡航が可能になり、これらの実験のうちいくつかは2022年度に実施したが、まだ一部の実験研究が未実施となっている。特に、ORNLの原子炉HFIRが2022年度後半に計画外停止したためこの時期に実施予定であった実験が実施不可能となった。そこで、これらの実験に予定していた費用を繰越し、2023年度における海外実験での渡航費用、実験に必要な備品・消耗品購入費用、成果発表費用およびその他必要な費用として使用する。
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[Presentation] Magnetism of pseudospin-1/2 pyrochlore antiferromagnet Na3Co(CO3)2Cl2022
Author(s)
Kazuhiro Nawa, Ryo Murasaki, Clarina Dera Cluz, Shinichi Itoh, Hiraku Saito, Hiroyuki Nojiri, Daisuke Okuyama, Masahiro Yoshida, Daichi Ueta, Hideki Yoshizawa, Taku J. Sato
Organizer
US-Japan workshop "Neutron Scattering on continuous sources - future developments"
Int'l Joint Research
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[Presentation] Magnetic structure and excitations of the Kitaev model candidate RuBr32022
Author(s)
Kazuhiro Nawa, Takumi Hiraoka, Yoshinori Imai, Ryo Murasaki, Pharit Piyawongwatthana, Maiko Kofu, Richard Mole, Wakana Yamada, Hideyuki Fujihara, Ryotaro Takahashi, Masato Hagihala, Shuki Torii, Hirotada Gotou, Kenya Ohgushi, Taku J Sato
Organizer
International Conference on Neutron Scattering (ICNS)
Int'l Joint Research
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