2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study of magnetic structure change in chiral magnets
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26800195
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
長尾 全寛 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (80726662)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | スキルミオン / ローレンツ電子顕微鏡 / スピントロ二クス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
B20型磁性体は、電子スピンを平行に揃えようとする強磁性相互作用と空間反転対称性が存在しないことに由来してスピンを傾けようとするジャロシンスキー・守谷相互作用の競合により螺旋磁気構造を持つ。螺旋磁気相に弱い磁場を印加すると磁気スキルミオンと呼ばれるナノスケールのトポロジカル磁気渦構造が現れる。スキルミオンは粒子としての性質を持つため6回対称の規則配列を示す。この状態はスキルミオン結晶と呼ばれている。磁気スキルミオン結晶は超低密度電流によって高速で移動可能であり、その電流密度の閾値は磁壁駆動に比べて5桁も小さいためスキルミオン一個を情報キャリアとして利用した低消費電力・高密度の磁気記録デバイスの実現が期待されている。磁気スキルミオンを応用する上でスキルミオンの形状制御および生成・消滅の制御が重要である。これまで様々な手法によるこれらの制御が提案されているが、簡便にスキルミオンを制御する方法は実現されていない。そこで、B20型磁性体FeGeを対象として、ローレンツ電子顕微鏡内で磁場印加方向を変化させ、スキルミオンの応答を直接観察により調べた。その結果、磁場印加方向を通常の面直方向から傾けていくことで、スキルミオンの形状が楕円形に変化し、最終的にスキルミオン同士が結合して新たな一次元磁気構造が形成された。スキルミオンはトポロジカル数で特徴づけられるが、新規一次元構造は特徴的な磁気周期構造によりトポロジカル数がゼロとなっている。つまり、磁場印加方向を変化させるだけで、スキルミオンの形状変化と消滅を制御できることが明らかとなった。これらの結果は、学会・研究会において報告を行った。
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