Observation of antiferromagnetic order dynamics by soft x-ray diffraction imaging

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20107
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Yuta Ishii 東北大学, 理学研究科, 助教 (40847232)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 時分割XMCD / 強磁性共鳴 / 磁化ダイナミクス

Outline of Final Research Achievements

The goal of this study is real-space imaging of the dynamics of antiferromagnetic ordering using time-resolved X-ray diffraction. In this study, we first established time-resolved X-ray measurements for the dynamics of ferromagnetic ordering using a time-resolved XMCD technique. This technique enables to directly observe a magnetization precession in response to microwaves. Furthermore, by acquiring external magnetic field dependence and time-resolved XMCD energy spectra, we succeeded in evaluating the physical properties of the samples. These results are very important for the application to the dynamics to antiferromagnetic order.

Free Research Field

磁性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、時分割XMCDにより、強磁性秩序中のマイクロ波に対する応答を直接観測することに成功した。更に、軟X線光渦に対するホログラフィー測定を行い、秩序状態中の欠陥構造に対するユニークな測定手法を確立した。これらの成果は、スピントロニクスデバイスやトポロジカル欠陥構造の物理に対する、新たな測定手法として位置づけられ、今後これらの新しい物理が切り開かれることが期待できる。また、本研究では達成できなかったが、反強磁性体のダイナミクスに対しても、本成果は非常に重要であり、今後の展開が期待できる。