2016 Fiscal Year Annual Research Report
Emergent electromagnetism in magnets
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24224009
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
永長 直人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60164406)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
十倉 好紀 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30143382)
佐藤 卓 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70354214)
BAHRAMY MOHAMMAD 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (10587463)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | トポロジカル絶縁体 / ワイル半金属 / スキルミオン / モノポール / ラシュバ相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
実空間と運動量空間のトポロジカル磁性体を制御し、様々な動的現象の理論解析と実験的観測に成功した。スキルミオン系においては、2層系におけるダイナミクスの数値シミュレーションを行い、その特異な振る舞いを明らかにするとともに、実験的には過冷却による三角/四角格子間の結晶制御、創発モノポール結晶のダイナミクスの観測、スキルミオン形成の電場制御などに成功した。また、MnSiの電流下中性子小角散乱実験を米国標準技術研究所中性子センターにて実施し、十分に制御された温度勾配下で電流によるスキルミオン格子変形を確認した。また、反強磁性スキルミオン物質と期待されるCaBaCo2Fe2O7の磁場中中性子散乱実験を行い、一様磁化方向と格子非整合磁気ピークの関連を明らかにした。また、マグノンに対するラシュバ分裂効果を、反転対称をもたないMnSiやa-Cu2V2O7にて実験的に検出した。一方の運動量空間におけるモノポールとして振る舞うバンド交差によるスピンダイナミクスの異常を、SrRuO3において観測することに成功し、ホール伝導度との関連を理論的に基礎づけた。また、カイラル量子異常によって起きるワイル半金属における非相反電流特性を理論的に予言した。その他にもイリジウム酸化物においてもワイル点が多数現れる様々なトポロジカル電子相とそれに起因した異常な電気伝導物性を観測するとともに平均場近似によって相図を構成し、実験と良い対応を得た。マルチフェロイクス物質群では種々のエレクトロマグノン共鳴と光の方向二色性を示した。磁性トポロジカル絶縁体においては、積層構造デバイスでのアクシオン状態の発見に加え、スピン偏極した表面状態に由来する電流の方向二色性、光電流発生、磁気光学効果などの動的物性を観測した。多岐に渡る動的現象の解析と観測を通して、トポロジカル磁性との深い関連を明らかにし、学理構築に寄与できた。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(77 results)
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[Journal Article] Direct observation of anisotropic magnetic field response of the spin helix in FeGe thin films2016
Author(s)
N. Kanazawa, J. S. White, H. M. Ronnow, C. D. Dewhurst, Y. Fujishiro, A. Tsukazaki, Y. Kozuka, M. Kawasaki, M. Ichikawa, F. Kagawa, and Y. Tokura
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 94
Pages: 184432-1-7
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Aging, memory, and nonhierarchical energy landscape of spin jam2016
Author(s)
Anjana Samarakoona, Taku J. Sato, Tianran Chen, Gai-Wei Chern, Junjie Yang, Israel Klich, Ryan Sinclair, Haidong Zhou, and Seung-Hun Lee
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Journal Title
Proc. Natl. Acad. Sci. USA
Volume: 113
Pages: 11806-11810
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Robust metastable skyrmions and their triangular-square lattice structural transition in a high-temperature chiral magnet2016
Author(s)
K. Karube, J. S. White, N. Reynolds, J. L. Gavilano, H. Oike, A. Kikkawa, F. Kagawa, Y. Tokunaga, H. M. Ronnow, Y. Tokura, and Y. Taguchi
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Journal Title
Nature Materials
Volume: 15
Pages: 1237-1242
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Local dynamics of topological magnetic defects in the itinerant helimagnet FeGe2016
Author(s)
A. Dussaux, P. Schoenherr, K. Koumpouras, J. Chico, K. Chang, L. Lorenzelli, N. Kanazawa, Y. Tokura, M. Garst, A. Bergman, C. L. Degen, and D. Meier
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 7
Pages: 12430-1-9
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Spin-valley locking in the normal state of a transition-metal dichalcogenide superconductor2016
Author(s)
L. Bawden, S. P. Cooil, F. Mazzola, J. M. Riley, L. J. Collins-McIntyre, V. Sunko, K. W. B. Hunvik, M. Leandersson, C. M. Polley, T. Balasubramanian, T. K. Kim, M. Hoesch, J. W. Wells, G. Balakrishnan, M. S. Bahramy, P. D. C. King
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 7
Pages: 11711
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] MnSiにおける電流中中性子小角散乱2017
Author(s)
奥山大輔, J. S. White, M. Bartkowiak, G. Nagy, I. Z. Quan, I. Zivkovic, H. M. Ronnow, Q. Ye, P. Butler, 岩崎惇一, 永長直人, 吉川明子, 田口康二郎, 十倉好紀, 東大樹, 南部雄亮, 佐藤卓
Organizer
日本物理学会第72回年次大会
Place of Presentation
大阪大学豊中キャンパス、豊中市、大阪
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-20
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[Presentation] Meta-stable skyrmions in chiral magnets2016
Author(s)
Yoshinori Tokura
Organizer
International workshop on nano-spin conversion science and quantum spin dynamics
Place of Presentation
University of Tokyo, Bunkyo-ku, Tokyo, Japan
Year and Date
2016-10-12 – 2016-10-15
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Phase stability and higher order peaks of the skyrmion lattice in Cu2OSeO32016
Author(s)
Reim Johannes D., Makino Koya, Higashi Daiki, Nambu Yusuke, Okuyama Daisuke, Sato Taku J., Gilbert Elliot P., Booth Norman, Seki Shinichiro, and Tokura Yoshinori
Organizer
8th International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2016
Place of Presentation
Taipei, Taiwan
Year and Date
2016-09-07 – 2016-09-11
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