2021 Fiscal Year Annual Research Report
電流駆動可能な新規らせん磁性体の創製による創発電磁誘導効果の開拓
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21J11830
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
北折 曉 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Keywords | 創発インダクタ / らせん磁性 / 創発電磁場 / 磁性伝導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度はまずカイラル磁性体MnGeにおける非相反電気抵抗の観測結果を論文にまとめ報告した。本物質はらせん型磁気構造が三次元的に組み合わさったヘッジホッグ格子が形成されているとみられる稀有な系である。ヘッジホッグ格子は形成する創発磁場の形状がモノポール・反モノポールの格子となる興味深い磁気構造であり、MnGeにおいては特定の方位への磁場印加がヘッジホッグ格子の変形・相転移をもたらすことがわかっていた。本報告はヘッジホッグ格子間磁気構造相転移が電気伝導の非相反性を増強することを明らかにしたものであり、ホール効果の異常・熱電効果への寄与に続いて3番目に明らかになったヘッジホッグ格子に紐づいた物性報告となる。
次いで、短周期らせん磁性体YMn6Sn6を用いることによって創発インダクタの室温動作に成功した。創発インダクタは電流駆動されたらせん型磁気構造のもたらす創発電場を利用したインダクタ素子であり、2019年に理論提唱された。一般に先端的な量子技術物性の多くは極低温の熱擾乱が抑えられた系でなければ観測が困難であり、理論提唱から2年程度で室温下での観察に辿り着いたのは驚異的な速度の進展である。単に動作温度が高温になったのみならず、市販品と十万分の一の体積にも関わらず同程度の大きさのインダクタンスを再現性良く得ることも確認されている。また、単一デバイスからの正・負両符号のインダクタンス発現という予期されなかった観察結果まで得られており、これは創発電磁気学の基礎学理究明の側面からも興味がもたれる結果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
「室温創発インダクタの実現」は本研究計画の最も重要な目標であり、それを初年度に達成したのは当初の計画以上の進展と言える。加えて、その各種特性は理論的に予期されない豊かさを内包しており、特に温度・磁場・電流密度に応じて符号反転を含む大幅な制御性を有することは大変興味深い。これは創発インダクタンスに関連する基礎物理が想定以上に複雑かつ有用であることを示唆する結果とも言え、新たな研究領域の開拓につなぎうる成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究計画の当初の目標は達成されたが、その結果は予想以上のものであり、想定していたものよりも複雑な特性を示した。今後はこの特性を通じて創発電磁気学の基礎学理を解き明かし、さらなる物性開拓につなげていく方針である。
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