2021 Fiscal Year Annual Research Report
Topologically induced electronic properties in quasicrystal approximants
Publicly Offered Research
| Project Area | Hypermaterials: Inovation of materials scinece in hyper space |
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| Project/Area Number |
20H05261
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
那波 和宏 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10723215)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 近似結晶 / 中性子散乱 / ホール抵抗 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
周期系において電子バンドのトポロジーを磁気秩序によって制御しようという試みが進んでいる。本研究では近似結晶を舞台に電子物性を再検証し、近似結晶の電子物性と磁性の関係性を電子バンドのトポロジーの観点から整理することを目標としている。研究二年度目は研究初年度に測定したAu-Al-Tb 1/1近似結晶のホール抵抗に関する測定結果の解釈を進めるため、本物質の磁性を中性子散乱によって研究した。具体的にはホール抵抗の測定を進めたAu-Al-Tb 1/1近似結晶の磁気構造及びTbの磁気異方性の解明を進めた。研究用原子炉JRR-3の再稼働に伴い三軸分光器GPTASの利用が可能となったため、本分光器を用いて単結晶中性子回折実験を行った。その結果、磁気モーメントが[111]軸周りに渦巻き状にねじれた磁気構造を示すことが明らかになった。Tbは磁気モーメントは強い一軸異方性を有するが、その主軸の向きはAu-Ga-Tb 1/1型近似結晶等他の1/1近似結晶と共通であることを反映している。また、4SEASONS（J-PARC）における単結晶・多結晶非弾性中性子散乱実験を行い、結晶場励起の測定を行った。その結果、Au-Ga-Tb 1/1型近似結晶やAu-Si-Tb 1/1近似結晶に比べてTbの異方性エネルギーが半分強程度にまで抑制されていることが分かった。このことは原子置換による一軸異方性のチューニングが原理的には可能であることを示唆しており、興味深い結果である。
実験的に決定した磁気構造をもとにすれば磁場中でメタ磁性転移を起こすとスカラースピン・カイラリティは有限となる。したがって、研究初年度に発見した単純に磁化に比例しないホール抵抗の成分がスカラースピン・カイラリティに起因する可能性は十分にあり得ることが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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