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スピン電荷結合系における非共面磁性相に起因した特異な物性の実空間および実時間解析

Research Project

Project/Area Number 15J07157
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionThe University of Tokyo
Research Fellow 小澤 遼  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsスキルミオン / スピン電荷結合系 / 非共面磁気秩序 / 大規模数値計算 / 磁壁 / 近藤格子模型 / 遍歴磁性体 / 非共面スピン配置 / 磁気渦 / RKKY相互作用 / GPU計算
Outline of Annual Research Achievements

我々は本研究で、電子の持つ電荷とスピンの自由度が結合した系が示す新奇な磁性や伝導現象を、大規模な数値シミュレーションを用いて明らかにした。本研究実績は主に4つである。一つ目は、結合定数が弱い場合に一般的な電子フィリングにおいて、従来の研究では知られていなかった新しい非共面的な磁気秩序があらわることを示したものである。また、スピン電荷結合の摂動展開を行うことで、その磁気秩序の安定化機構を明らかにした。二つ目は、三角格子上において、非従来型のトポロジカル数が高いスキルミオンが安定に発現することを見出したものである。スキルミオンは、トポロジカルな性質によって守られた堅牢な性質から、次世代の磁気デバイスへの応用が期待されているが、本研究では、従来の研究で見つかっていたものよりトポロジカル数が高い2のスキルミオンを見つけた。また、外部磁場によってトポロジカル数が2, 1, 0と多段転移することを見出した。このトポロジカル数の多段転移を用いることで、磁気デバイスへの応用の幅がさらに広がることが期待される。三つ目は、磁気ドメインが形成する過程に関するものである。本研究では、従来の研究で明らかになっていた局在スピン系における磁気ドメインの振る舞いとは異なって、スピン電荷結合系に特有の伝導電子の波数空間の性質に依存した磁気ドメイン形成機構があることを明らかにした。四つ目は、計算手法を改良して、基底状態を探索するのに必要なシミュレーションでの緩和を早くしたものである。実験で用いられているフローティングゾーン法をモチーフに、シミュレーション上で局所的に温度が高い領域をスイープさせることで、実際に磁壁ができて準安定になったスピン配置から単一の磁区からなるスピン配置が現れることを示した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report

Research Products

(19 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research Journal Article Presentation

  • [Int'l Joint Research] ロスアラモス国立研究所(アメリカ)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] ロスアラモス国立研究所(アメリカ合衆国)

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      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Zero-Field Skyrmions with a High Topological Number in Itinerant Magnets2017

    • Author(s)
      R. Ozawa, S. Hayami, Y. Motome
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 118 Pages: 147205-147208

    • DOI

      10.1103/physrevlett.118.147205

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Simulated floating zone method2017

    • Author(s)
      Ryo Ozawa, Yasuyuki Kato, Yukitoshi Motome
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 807 Pages: 102005-102008

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Vortex Crystals with Chiral Stripes in Itinerant Magnets2016

    • Author(s)
      R. Ozawa, S. Hayami, K. Barros, G-W. Chern, Y. Motome, C. D. Batista
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 85 Issue: 10 Pages: 103703-103703

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.103703

    • NAID

      210000134108

    • ISSN
      0031-9015, 1347-4073
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Engineering chiral density waves and topological band structures by multiple-Q superpositions of collinear up-up-down-down orders2016

    • Author(s)
      S. Hayami, R. Ozawa, Y. Motome,
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 94 Pages: 024424-024436

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.024424

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 近藤格子模型における有効的なスピン間相互作用が誘起するスキルミオン結晶相2017

    • Author(s)
      速水賢, 小澤遼, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2017-03-17
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 近藤格子模型で発現する異なるトポロジカル数を持つスキルミオン結晶の温度磁場相図2017

    • Author(s)
      小澤遼, 加藤康之, 速水賢, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2017-03-17
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] スピン電荷結合系において磁気異方性と外部磁場が誘起する共線・共面・非共面磁気転移2016

    • Author(s)
      小澤遼, Kipton Barros, 速水賢, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-13
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] スピン電荷結合が誘起するスカーミオン結晶2016

    • Author(s)
      小澤遼, Cristian D. Batista, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-13
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 遍歴磁性体における多重Q秩序相のドメイン構造2016

    • Author(s)
      小澤遼, 速水賢, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Vortex Crystals with Chiral Stripes in Itinerant Magnets2016

    • Author(s)
      R. Ozawa, S. Hayami, K. Barros, G. W. Chern, Y. Motome, C. D. Batista
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting
    • Place of Presentation
      Baltimore, USA
    • Year and Date
      2016-03-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Vortex Crystals with Chiral Stripes in Itinerant Magnets2016

    • Author(s)
      R. Ozawa, S. Hayami, K. Barros, G. W. Chern, Y. Motome, C. D. Batista
    • Organizer
      International USMM & CMSI Workshop: Frontiers of Materials and Correlated Electron Science -from Bulk to Thin Films and Interfaces
    • Place of Presentation
      東京大学(東京文京区)
    • Year and Date
      2016-01-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vortex Crystals with Chiral Stripes in Itinerant Magnets2015

    • Author(s)
      R. Ozawa, S. Hayami, K. Barros, G. W. Chern, Y. Motome, C. D. Batista
    • Organizer
      第6回 CMSI 研究会 (HPCI戦略プログラム分野2最終報告会)
    • Place of Presentation
      東京大学(東京文京区)
    • Year and Date
      2015-12-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Vortex Crystals with Chiral Stripes in I4nerant Magnets2015

    • Author(s)
      R. Ozawa, S. Hayami, K. Barros, G. W. Chern, Y. Motome, C. D. Batista
    • Organizer
      第9回物性科学領域横断研究会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京文京区)
    • Year and Date
      2015-11-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Stabilizing mechanism of meron crystals: Weak coupling approach2015

    • Author(s)
      R. Ozawa, S. Hayami, Y. Motome
    • Organizer
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical Study on Meron Crystals with Spin Scalar Chiral Stripes on a Square Lattice2015

    • Author(s)
      R. Ozawa, S. Hayami, K. Barros, G. W. Chern, Y. Motome, C. D. Batista
    • Organizer
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Meron Crystals with Spin Scalar Chiral Stripes2015

    • Author(s)
      R. Ozawa, S. Hayami, K. Barros, G. W. Chern, Y. Motome, C. D. Batista
    • Organizer
      20th International Conference on Magnetism (ICM 2015)
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2015-07-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Meron Crystals with Spin Scalar Chiral Stripes2015

    • Author(s)
      R. Ozawa, S. Hayami, K. Barros, G. W. Chern, M. Udagawa, Y. Motome, C. D. Batista
    • Organizer
      Workshop on Topological Magnets
    • Place of Presentation
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • Year and Date
      2015-05-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2015-11-26   Modified: 2018-01-16  

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