2023 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring spin nematic Skyrmions and their emergent phenomena
Publicly Offered Research
| Project Area | Physical Properties of Quantum Liquid Crystals |
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| Project/Area Number |
22H04469
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
赤城 裕 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20739437)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | スキルミオン / スピン液晶 / スピンネマティック相 / 磁気四重極子 / トポロジカル磁性 / 磁性体 / 物性理論 / 冷却原子系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでのほとんどの研究において見出されていた磁気スキルミオン結晶は、秩序変数空間がS^2=CP^1である古典スピン系あるいはスピン1/2の系に限られていた。そうした中我々は、一般化Dzyaloshinskii-守谷(DM)相互作用を含んだスピン1の強磁性体の模型において、秩序変数空間が複素射影空間CP^2である、スピン液晶スキルミオン結晶(CP^2スキルミオン結晶)という新規相が系の基底状態として現れることを明らかにしてきた。
最終年度では、我々が提案した一般化DM相互作用の導入が比較的行いやすい冷却原子系で、スピン液晶スキルミオン結晶が広く安定化することを明らかにした。具体的には7Li、23Na、41K、87RbなどのS=1のスピノールボース系のパラメータを用いて、先行研究で提案されているレーザーによる一般化スピン軌道相互作用の下、有効スピン模型を構築した。これまでの我々の研究でのスピン模型は、bilinear biquadratic模型における結合定数J1、J2がJ1=J2となるようなfine tuningが必要であったが、上記の有効スピン模型はJ1≠J2という状況に該当する。そして、上記の冷却原子系のいずれにおいても、スピン液晶スキルミオン結晶が安定化するパラメータ領域が存在することが明らかとなった。また、他にも新規磁性相として、スピン液晶分数スキルミオン結晶、スピン液晶ダブルスキルミオン結晶、スピン液晶ヘリマグネティック相、スピン液晶スキルミオニウム結晶が現れることを明らかにした。
他にも、空間反転対称性を持つ三角格子上近藤格子模型において、テラヘルツ電場の印加によって誘起される実時間ダイナミクスの数値解析を行った。結果として、最小サイズの磁気スキルミオン結晶が光によって誘起でき、そのカイラリティの符号が円偏光の左右によって制御できることも明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
https://sites.google.com/site/yutakaakagiacademian/
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