圧力磁場誘起らせん秩序の観測によるキラリティ自発形成機構の研究
| Project/Area Number |
20H01854
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
松村 武 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 教授 (00312546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石松 直樹 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 助教 (70343291)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
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| Keywords | キラル磁性 / 共鳴X線回折 / 圧力 / らせん磁性 / キラル磁性体 / 中性子散乱 |
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| Outline of Research at the Start |
キラルな結晶構造を有する磁性体では，非自明な秩序構造がマクロスケールで出現する創発的なスピン秩序形成が起こる．
これらの現象の起源にあるのが，対称性が低い結晶中でスピンや軌道の自由度が感じるねじれた反対称相互作用である．本研究では，近年新物質の発見が相次ぐf電子系らせん磁性を広く対象とし，磁気キラルソリトン格子に代表される非線形で創発的ならせん磁気構造とその動的状態を，放射光X線と中性子線を相補的に利用することでミクロに観測する．系の対称性を問わず，自然界に普遍的かつ本質的に潜むらせん形成機構について，電子間相互作用の立場から明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究最大のターゲットであるDyNi3Ga9の圧力誘起らせん磁気秩序とキラルソリトン格子形成の観測に向けて，内径30ミリのX線回折実験用超電導マグネットに挿入可能な小型ダイヤモンドアンビルセルを設計し製作した．また，第一段階の実験として，これまでの技術的蓄積が十分にある圧力セルを用いて無磁場での共鳴X線回折実験を行うため，通常の直径50ミリサイズのダイヤモンドアンビルセルも制作した．その他，検出器も含め，圧力下でのX線磁気散乱観測に向けた周辺環境の整備に努めた．
実験を行うSPring-8の理研ビームラインBL19LXUに8Tesla超電導マグネットを移設し，測定の周辺環境の整備を行った．また，常圧での実験を実際に行うことで，圧力下での実験に向けた準備を行った．実験はらせん磁気秩序を示すYbNi3Al9について，磁場をらせん軸であるc軸方向にかけてどのような構造ができるかを，ダイヤモンド移相子によって得られる円偏光を使った共鳴X線回折で観測した．YbNi3Al9はNiをCuで置換した試料でキラル磁気ソリトン格子がらせん軸と垂直方向の磁場で誘起されることが明らかになっている物質である．らせん軸方向に磁場をかけると単純にはコニカル構造になり，ある磁場で強磁性にそろうと考えられるが，YbNi3Al9ではまだ観測がされていなかった．実験の結果，強磁性への転移は40kGという高磁場で起こることが明らかになり，また，磁場によって単純なコニカル構造ではなく，傾きを持ってサイクロイド的な状態も伴ったコニカル構造を形成することが明らかになった．これは本物質系で観測されるキラル磁性の新たな側面であり，重要な発見であるといえる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
内径30ミリのX線回折実験用超電導マグネットに挿入可能な小型ダイヤモンドアンビルセルの制作が完了，通常の直径50ミリサイズのダイヤモンドアンビルセルも制作が完了，BL19での常圧での予備実験も順調に進み，圧力セルを使った実験に取り組む準備ができたといえる．YbNi3Al9における常圧でのH||cでの実験でも，予想外の結果が得られ，新発見があった．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度はいよいよ圧力セルを用いた実験に取り組む．まずは大型の圧力セルを用いて10GPaの圧力を印可し，回折実験を行うことが目標である．そのために，試料の整形，圧力セルへのセッティング，ビームラインでの結晶軸の決定，磁気散乱の観測へ至る各段階でのノウハウを蓄積する必要がある．また，YbNi3Al9で見いだされたH||cでの新たな磁気構造については，偏光解析の奇妙な結果を再測定で確認し，学会や論文での発表を行う．
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Anomalous Hall effect in Cu doped Bi2Te3 topological insulator2020
Author(s)
A. Singh, S. Kumar, M. Singh, P. Singh, R. Singh, V. K Gangwar, A. Lakhani, S. Patil, E. F. Schwier, T. Matsumura, K. Shimada, A. K. Ghosh, and S. Chatterjee
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Journal Title
J. Phys.: Condens. Matter
Volume: 32
DOI
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[Journal Article] Isotropic Parallel Antiferromagnetism in the Magnetic-Field-Induced Charge-Ordered State of SmRu4P12 caused by p-f hybridization2020
Author(s)
T. Matsumura, S. Michimura, T. Inami, C. H. Lee, M. Matsuda, H. Nakao, M. Mizumaki, N. Kawamura, M. Tsukagoshi, S. Tsutsui, H. Sugawara, K. Fushiya, T. D. Matsuda, R. Higashinaka, and Y. Aoki
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 102
DOI
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[Presentation] SmRu4P12磁場誘起電荷秩序相における長短型反強磁性と格子変調2021
Author(s)
松村武, 道村真司, 稲見俊哉, 李哲虎, 松田雅昌, 中尾裕則, 水牧仁一朗, 河村直己, 筒井智嗣, 塚越舜, 菅原仁, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
Organizer
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Author(s)
石松直樹, 岩崎駿, 甲佐美宇, 加藤盛也, 中島伸夫, 北村尚斗, 河村直己, 水牧仁一朗, 野村龍一, 柿澤翔, 角谷均, 入舩徹男
Organizer
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