偏極中性子実験によるカイラル磁性体の結晶構造と磁性のカイラリティ結合

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25390139
• Research Institution: 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び東海事業センター(利用研究促進部))
• Principal Investigator: 大石 一城 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び東海事業, その他部局等, 副主任研究員 (60414611)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 量子ビーム / 磁性 / 磁気構造 / カイラリティ / カイラル磁性体 / 中性子散乱 / 偏極中性子 / 小角散乱

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、カイラルな結晶構造を持つ磁性体の結晶構造及びカイラルらせん磁気構造のヘリシティを偏極中性子実験により検出し、結晶構造と磁性のカイラリティの結合を検証することを目的としている。我々は独自の結晶育成手法によりCsCuCl3の結晶構造のカイラリティを単一化することに成功し、本物質の結晶とらせん磁気秩序のカイラリティ結合を検証するため、偏極中性子回折測定を実施してきた。昨年度、J-PARC物質・生命科学実験施設にある中性子小角・広角散乱装置「大観」で実施した偏極中性子回折測定から、右手系結晶において右巻のカイラルらせん磁気秩序の形成を示す結果が得られた。今回、ドイツのFRM-II「POLI」において、右手系結晶及び左手系結晶を用いて3次元偏極解析実験を実施した。入射中性子のスピン偏極方向の反転に伴う磁気衛星反射強度の変化を観測し、CsCuCl3の右手系結晶構造では右巻きのらせん磁気構造、左手系結晶構造では左巻きのらせん磁気構造を形成していることが判明し、結晶とらせん磁気秩序のカイラリティ結合を実験的に観測することに成功した。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Heinz Maier-Leibnitz Zentrum/Julich Center for Neutron Science(Germany)
  • Country Name: Germany
  • Counterpart Institution: Heinz Maier-Leibnitz Zentrum/Julich Center for Neutron Science
• [Int'l Joint Research] Paul Sherrer Institut(Switzerland)
  • Country Name: Switzerland
  • Counterpart Institution: Paul Sherrer Institut
• [Journal Article] Relation between Crystallographic and Magnetic Chiralities in a Chiral Helimagnet CsCuCl3 (2015)
  • Author(s): K. Ohishi, Y. Kousaka, E. Proskurina, T. Ogura, A. Koda, J. Akimitsu, K. Inoue
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 8 Pages: 036008/1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.8.034006
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Uniaxial-stress control of skyrmion phase (2015)
  • Author(s): Y. Nii, T. Nakajima, A. Kikkawa, Y. Yamasaki, K. Ohishi, J. Suzuki, Y. Taguchi, T. Arima, Y. Tokura and Y. Iwasa
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Pages: 8539/1-7
  • DOI: 10.1038/ncomms9539
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Demonstration Study of Small-Angle Polarized Neutron Scattering Using Polarized 3He Neutron Spin Filter (2015)
  • Author(s): H. Kira, H. Hayashida, H. Iwase, K. Ohishi, J. Suzuki, T. Oku, K. Sakai, K. Hiroi, S. Takata, T. Ino, K. Ohoyama, M. Ohkawara, T. Shinohara, K. Kakurai, K. Aizawa, M. Arai
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 8 Pages: 036008/1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.8.036008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Design and q Resolution of the Small and Wide Angle Neutron Scattering Instrument (TAIKAN) in J-PARC (2015)
  • Author(s): S. Takata, J. Suzuki, T. Shinohara, T. Oku, T. Tominaga, K. Ohishi, H. Iwase, T. Nakatani, Y. Inamura, T. Ito, K. Suzuya, K. Aizawa, M. Arai, T. Otomo, M. Sugiyama
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 8 Pages: 03620/1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.8.036020
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 無機キラル磁性体CsCuCl3のキラルらせん磁気構造の検証 (II) (2016)
  • Author(s): 高阪勇輔, 小山珠美, 大石一城, 加倉井和久, V. Hutanu, T. Brueckel, 鈴木淳市, 宮本幸乃, 世良文香, 井上克也, 秋光純
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 無機カイラル磁性体CsCuCl3の磁気秩序状態 (2016)
  • Author(s): 大石一城, 高阪勇輔, 小山珠美, E. Proskurina, 小椋隆弘, 幸田章宏, 小嶋健児, H. Luetkens, A. Amato, 秋光純, 井上克也
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] カイラル磁性体CsCuCl3の磁気的カイラリティ (2016)
  • Author(s): 大石一城, 高阪勇輔, 小山珠美, 加倉井和久, V. Hutanu, T. Brueckel, 宮本幸乃, 世良文香, E. Proskurina, 小椋隆弘, 幸田章宏, 小嶋健児, H. Luetkens, A. Amato, 鈴木淳市, 井上克也, 秋光純
  • Organizer: 2015年度量子ビームサイエンスフェスタ/第7回MLFシンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2016-03-15
• [Presentation] 中性子散乱及びミュオンスピン回転法による スピンテクスチャの観測 (2016)
  • Author(s): 大石一城
  • Organizer: 日本磁気学会第55回化合物新磁性材料専門研究会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2016-03-11
  • Invited
• [Presentation] Chirality in CsCuCl3 probed by muon spin rotation and polarized neutron scattering (2016)
  • Author(s): K. Ohishi, Y. Kousaka, T. Koyama, K. Kakurai, V. Hutanu, T. Brueckel, Y. Miyamoto, F. Sera, E. Proskrina, T. Ogura, A. Koda, K. M. Kojima, H. Luetkens, A. Amato, J. Suzuki, K. Inoue, and J. Akimitsu
  • Organizer: RIKEN-RAL Muon Facility 25-Years Operation Cerebration and Users Meeting
  • Place of Presentation: 理化学研究所
  • Year and Date: 2016-02-16
• [Presentation] 無機キラル磁性体CsCuCl3におけるキラルらせん磁性の検証 (2015)
  • Author(s): 小山 珠美、高阪 勇輔、秋光 純、井上 克也、西原 禎文、大石 一城、鈴木 淳市、加倉井 和久、V. Hutanu、T. Brueckel
  • Organizer: 日本中性子科学会第15回年会
  • Place of Presentation: 和光市民文化センター
  • Year and Date: 2015-12-10
• [Presentation] MnSiにおける磁気スキルミオン相の一軸応力制御 - J-PARC大観における一軸応力下中性子小角散乱 - (2015)
  • Author(s): 中島多朗，新居陽一，吉川明子，山崎裕一，大石一城，鈴木淳市， 田口康二郎、岩佐義宏、十倉好紀、有馬孝尚
  • Organizer: 日本中性子科学会第15回年会
  • Place of Presentation: 和光市民文化センター
  • Year and Date: 2015-12-05
• [Presentation] 偏極中性子回折 及び ミュオンスピン緩和法によるCsCuCl3のカイラリティの検証 (2015)
  • Author(s): 大石一城, 高阪勇輔, 小山珠美, 井上克也, 小椋隆弘, E. Proskurina, 秋光純, 鈴木淳市, 幸田章宏, 小嶋健児, 岸根順一郎, 加倉井和久
  • Organizer: 平成27年度KUR専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究II」
  • Place of Presentation: 京都大学原子炉実験所
  • Year and Date: 2015-11-05
• [Presentation] 中性子小角散乱を用いたカイラル磁性体 MnSi の磁気秩序に対する 一軸応力効果の研究 (2015)
  • Author(s): 中島多朗, 新居陽一, 吉川明子, 山崎裕一, 大石一城, 鈴木淳市, 田口康二郎, 岩佐義宏, 十倉好紀, 有馬孝尚
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] CURRENT STATUS OF POLARIZED AND FOCUSED NEUTRON BEAM AT THE SMALL AND WIDE ANGLE NEUTRON SCATTERING INSTRUMENT TAIKAN (2015)
  • Author(s): K. Ohishi, J. Suzuki, S. Takata, H. Iwase, T. Shinohara, T. Oku, T. Nakatani, Y. Inamura, T. Ito, H. Kira, T. Morikawa, M. Sahara, T. Hosoya, K. Suzuya, K. Aizawa, M. Arai, T. Otomo, and M. Sugiyama
  • Organizer: 16th International Conference on Small Angle Scattering (SAS2015)
  • Place of Presentation: Berlin, Germany
  • Year and Date: 2015-09-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Yusuke Kousaka, Tamami Koyama, Kazuki Ohishi, Jun-ichi Suzuki, Yukino Miyamoto, Ayaka Sera, Yuji Matsumoto, Shigeo Ohara, Haruhiko Hiraka, Katsuya Inoue, and Jun Akimitsu (2015)
  • Author(s): Chiral Helimagnetism and Chiral Magnetic Soliton Lattice in Inorganic Chiral Magnetic Materials
  • Organizer: ECNS2015 VI European Conference on Neutron Scattering
  • Place of Presentation: Zaragoza, Spain
  • Year and Date: 2015-09-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Relation between crystallographic chirality and spin chirality in chiral helimagnets studied by muon spin rotation (2015)
  • Author(s): K. Ohishi, Y. Kousaka, K. Inoue, N. Ikeda, T. Ogura, T. Yoshii, E. Proskurina, J. Akimitsu, J. Suzuki,jj H. Hiraka, A. Koda, K. M. Kojima, J. Kishine
  • Organizer: 20th International Conference on Magnetism
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2015-07-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chiral helimagnetism in the right-handed and left-handed single crystalline samples of CsCuCl3 (2015)
  • Author(s): K. Ohishi, Y. Kousaka, E. Proskurina, T. Ogura, J. Akimitsu, K. Inoue, J. Kishine
  • Organizer: III International Workshop Dzyaloshinskii-Moriya Interraction and Exotic Spin Structure (DMI2015)
  • Place of Presentation: Pskov, Russia
  • Year and Date: 2015-05-27
  • Int'l Joint Research