非共線スピン構造の磁気ゆらぎを利用した量子伝導現象の開拓
| Project/Area Number |
22K14011
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
藤代 有絵子 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (00883646)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | スピン / トポロジカル / らせん磁性 / 相転移 / インダクタ / ベリー位相 / 収束イオンビーム |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、電子スピンが固体中で作る非共面的な構造（立体角を張る）とその揺らぎを制御し、新たな電気輸送特性の探索を行う。特に、螺旋スピン構造の電流駆動がもたらすインダクタンス効果や、磁性が外部パラメーター（圧力など）の制御によってゼロ温度で消失する量子相転移近傍での輸送特性に着目する。従来の研究で着目されてきた静的な長距離秩序の枠組みを超えて、スピン構造のダイナミクスがもたらす新規現象についての学術的理解を深めることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度にあたる今年度は、Spring-8においてカイラル磁性体FeGeにおける超高圧下（~50GPa）の結晶構造解析を行うとともに、昨年度に行なったFeGeの超高圧下の磁気輸送特性の結果と併せて論文投稿を行なった。本研究では、アップスピン/ダウンスピンのバンド交換分裂の減少に起因した、非常に珍しい圧力誘起の金属―絶縁体転移の観測に加え、量子臨界点の直上において、長距離磁気相互作用が存在しないにもかかわらず時間反転対称性を破るような、ゼロ磁場での異常ホール効果の観測に成功した。観測された異常ホール効果の大きさや、保磁力の強さは量子臨界点に近づくほど劇的に増大することから、カイラルな系における量子揺らぎがもたらす新奇な現象である可能性が高い。
一方で、スピンダイナミクスに由来する創発インダクタ効果についても探索を行った。昨年度に引き続き、複雑ならせん磁気構造を持つEu化合物における巨大な創発インダクタ効果の系統的な調査を行なうとともに、磁気構造そのものを明らかにするため共鳴X線散乱の実験を行なった。また、空間反転対称性を破る強磁性体において、ホール方向のインダクタ効果の発見にも成功したため、引き続き系統的な探索を行なっていきたい。スピン軌道トルクとトロイダルモーメントの時間変化による、新しい機構によるホール効果であることが期待される。
研究期間全体を通じて、スピン揺らぎやダイナミクスに起因する新規な電荷輸送現象を数多く発見することができ、長距離の静的な磁気構造だけでは生じ得ない多彩な電子機能の学術的知見を得ることができた。
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Report
(2 results)
Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Direct observations of the spin fluctuations in hedgehog-anti-hedgehog spin lattice states in MnSi1-xGex (x = 0.6 and x = 0.8)2023
Author(s)
Seno Aji, Tatsuro Oda, Yukako Fujishiro, Naoya Kanazawa, Hiraku Saito, Hitoshi Endo, Masahiro Hino, Shinichi Itoh, Taka-hisa Arima, Yoshinori Tokura, and Taro Nakajima
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 108
Issue: 5
Pages: 054445-054445
DOI
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Peer Reviewed
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[Journal Article] Direct observations of spin fluctuations in spin-hedgehog-anti-hedgehog lattice states in MnSi1-xGex (x = 0.6 and 0.8) at zero magnetic field2023
Author(s)
S. Aji, T. Oda, Y. Fujishiro, N. Kanazawa, H. Saito, H. Endo, M. Hino, S. Itoh, T. Arima, Y. Tokura, T. Nakahima
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Journal Title
Related Report
Open Access
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[Presentation] Anomalous charge transport upon quantum melting of chiral spin order in FeGe2024
Author(s)
Y. Fujishiro, C. Terakura, A. Miyake, N. Kanazawa, K. Nakazawa, N. Ogawa, H. Kadobayashi, S. Kawaguchi, T. Kagayama, M. Tokunaga, Y. Kato, Y. Motome, K. Shimizu, and Y. Tokura
Organizer
CEMS Symposium on Emergent Quantum Materials 2024
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Int'l Joint Research
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[Presentation] カイラルらせん磁性体FeGeにおける 圧力誘起量子相転移と異常な磁気輸送現象2023
Author(s)
藤代有絵子, 寺倉千恵子, 三宅厚志, 金澤直也, 仲澤一輝, 小川直毅, 門林和宏, 川口沙織, 加賀山朋子, 徳永将史, 加藤康之, 求幸年, 清水克哉, 十倉好紀
Organizer
第64回高圧討論会
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