Theoretical design of magnetic topological material by high-throughput magnetism/band engineering

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01789
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29010:Applied physical properties-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Michi-To Suzuki 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10596547)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 悠樹 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20785323)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 反強磁性 / トポロジー / 物性データベース

Outline of Final Research Achievements

We have constructed a framework for systematically analyzing and exploring topological materials characterized by specific degeneracy of energy bands contributing physical phenomena by developping theoretical methods to systematically generate and analyze the database of antiferromagnetic topological materials. Through exploration based on the constructed database, we discovered new magnetic topological materials. Additionally, we conducted first-principles calculations on Co3Sn2S2, MnCuAs, CoM3S6 (M=Nb, Ta), alpha-Mn, and NbMnP. Through collaborative research with experimental groups, we contributed to elucidating the mechanisms of topological properties in various materials.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、物性データベースの構築や機械学習を利用した解析を通して、目的の物性を示す物質を探索する研究が広く行われている。本研究はこれらの発展の促進に向けて、効率的に意義のあるデータベースを生成する理論的な枠組みや機械学習に入力として与える記述子による表現手法など、解析の基盤となる研究に取り組んでいる。実現確率が高い、高対称な磁気構造を自動的に生成する理論手法や、磁気構造のデータ表現手法の開発を通して、物性データベース解析の基礎理論の発展に貢献した他、実際のデータベース構築・解析を通しての新規トポロジカル物質の提案や各種トポロジカル物質の解析によるトポロジカル物性の機構解明に貢献している。