Topological spin textures in frustrated magnets and their coupling to conduction electrons

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K13877
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Hirschberger Maximilian (ヒルシュベルガーマックス) 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70871482)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 磁性 / 液晶 / 強相関電子系 / スキルミオン

Outline of Final Research Achievements

In intermetallic compounds, our previous work established the formation of nanometer-sized skyrmion spin vortices and other complex textures. In this research project, we aimed to reveal cross-correlation between spin and charge sectors in centrosymmetric intermetallics, especially regarding the effect of (scalar or vector) spin chirality on the wave-like motion of conduction electrons (quantum phase). Over the past two years, we have especially focused on the effect of thermal fluctuations, which randomize spin configurations and may be expected to suppress coupling between charge and spin sectors. We found that fluctuations can in fact enhance quantum phase effects, depending on the lattice structure and symmetry of the material host.

Free Research Field

固体物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

物性物理学の分野では、マルチフェロイック物質とは、磁気的刺激と電気的刺激によって電気的性質と磁気的性質をそれぞれ相互制御することができる物質を指します。マルチフェロイック物質の一つにらせん磁性体があり、らせん磁性絶縁体のマルチフェロイック特性は20年近く前から盛んに研究されてきました。らせん磁性金属では、スピンが仮想的な電磁ベクトルポテンシャル（創発磁場・電場）を生成し、動く電荷の運動をねじ曲げたりすることがあります。私たちの研究は、このような一般化された金属マルチフェロイックスと、その高温での機能的応答の理解に貢献するものです。