2020 Fiscal Year Annual Research Report
Probing topological order in f-electron system via complementary use of quantum beams
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20H01864
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
金子 耕士 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (30370381)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 孝 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (10455280)
田端 千紘 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (60783496)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 中性子散乱 / 放射光実験 / muSR / トポロジカル磁気秩序 / 磁気スキルミオン格子 / Eu化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、これまでMnSiなどのd電子系を中心に研究されてきた、磁気スキルミオンを代表とするトポロジカルに保護された秩序状態について、新たにf電子系でのトポロジカル磁気秩序に着目し、中性子、放射光、ミュオンの量子ビームプローブを相補的に駆使して、静的・動的の両面から、その本質に迫ることを目的としている。 本年度は、代表者らが発見したEu系初の磁気スキルミオン化合物EuPtSiと同じ結晶構造を持ち、スキルミオン格子の実現が期待される関連物質EuPtGeについて、単結晶中性子回折実験を行った。その結果、ゼロ磁場及び磁場誘起秩序相での秩序波数を決定することに成功した。EuPtSiとの比較を通じ、この化合物で実現する特徴的な秩序波数の起源を理解する上で重要な知見が得られた。またEuPtSiについては、異なる印加磁場方向での磁場誘起秩序相の秩序構造を中性子、および放射光X線により調べた。[111]方向から回すことで、A相がすぐに消失することを見出した。また[100]方向では、異なる特性をもつ秩序相が現れること発見した。詳細は次年度以降に継続して調べていく。さらにEuPtSiについては，muSRによりダイナミクスを調べた。その結果，顕著な揺らぎの存在の観測に成功した。こちらも磁場依存性等、継続して研究を進める。
実験環境の整備として、単結晶X線ラウエ回折計の整備を進めた。試料切断機と合わせて整備することで、単結晶試料について方位出しおよび試料マウントが容易に出来る環境が整った。
総じて、今後の研究の展開に重要な発展が得られた年度となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度については、Eu系化合物において中性子、放射光、muSRの各測定において着実な成果が得られた点で順調であった。また今後の実験の進展に向けて、ラウエ回折計や切断機などの整備が出来た点も進捗面では予定通り進んでいる。また主な実験施設と想定している研究炉JRR-3についても、装置調整や磁場などの試料環境整備も進んでおり、期間内での活用に向けて整備が進んでいる。一方、予定していた海外施設における実験実施はコロナの影響により依然として困難であり、制約を受けている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も中性子、放射光、muSRの3プローブの相補利用による研究展開を予定している。今後は、EuPtSiの印加磁場異方性の研究を通じた磁気スキルミオン実現を担う相互作用の解明、新たなEu化合物であるEuAl4や, Gd化合物への展開に加え、軌道磁気モーメントを有する他の希土類化合物へ研究を展開させることで、f電子系におけるトポロジカル磁気秩序について、その特徴を明らかにし、理解を深めることを計画している。
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[Presentation] News from JRR-32020
Author(s)
K. Kaneko, C. Tabata, T. Takeuchi, M. D. Frontzek, M. Matsuda, K. Ohishi, T. U. Ito, K. Munakata, R. Kiyanagi, M. Kakihana, Y. Onuki
Organizer
Virtual International Sample Environment Workshop
Int'l Joint Research / Invited
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