2023 Fiscal Year Annual Research Report
トポロジカルナノワイヤーの作製及び表面輸送特性の電界制御と力学制御
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22KJ0610
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
宮崎 優 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Keywords | トポロジカル物性 / ナノ構造 / スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度はトポロジカルナノ構造の一種であるスキルミオンの安定化メカニズムについて着目した。スキルミオンは金属磁性体において広く研究されているが、シミュレーションを行う際には伝導電子の効果は計算コストが高いため顕わに扱うことは難しい。
そこで本研究では伝導電子の効果をニューラルネットワークモデルに学習させ、計算を代替することで高速かつ大規模な数値計算を可能にした。開発したニューラルネットワークモデルは同変性と呼ばれる幾何学的性質を有しており、これにより少ないデータ数で高い精度を実現している。
また、実際にスキルミオン結晶系のスピンダイナミクスシミュレーションを提案手法で行った結果、複雑なスピン間相互作用に由来するトポロジカル相転移を高い精度で再現した。
本研究の成果は第84回応用物理学会秋季学術講演会で発表され、Machine Learning: Science and Technology誌から出版された。本研究で開発されたニューラルネットワークモデルや学習データはリポジトリ上で公開されており、自由に利用できる。本研究の成果はトポロジカル磁性体の探索や開発に貢献しうる。
研究期間全体を通して、実験と計算の両面からトポロジカル物性の制御について研究した。
具体的にはCd3As2ナノワイヤの表面量子振動の実験的観測、スキルミオンの表面弾性波を用いた力学的駆動制御、遍歴磁性体シミュレーションのための同変ニューラルネットワークの開発を行い、これらの成果は主著論文3件、および国際学会発表1件、国内学会発表2件として公開された。
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