| Project/Area Number |
22K14587
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 29010:Applied physical properties-related
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
Minami Susumu 京都大学, 工学研究科, 助教 (10876840)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
|
|---|
| Keywords | 熱電効果 / トポロジカル磁性体 / 異常ネルンスト効果 / 第一原理計算 / 物質設計 / 異常ホール効果 / ベリー位相 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
近年、新たな環境発電技術として異常ネルンスト効果が注目されている。異常ネルンスト効果は物質中の自発的な磁化により生じる熱電効果である。その起源の一つは物質中の電子波動関数のトポロジーにより特徴づけられるが、具体的な材料設計の指針を得るには至っていない。本研究ではトポロジカル磁性体に注目し第一原理計算による系統的な異常ネルンスト効果の評価を行い、環境発電デバイスへ応用可能な磁性材料の探索とその起源の解明を目指す。
|
| Outline of Final Research Achievements |
This research project aimed to explore materials with giant magneto-thermoelectric responses in topological magnets with non-trivial magnetic structures and to establish design principles based on electronic state analysis. We expanded our target materials from typical ferromagnets to topological antiferromagnets with non-coplanar spin structures. We identified candidate topological antiferromagnetic materials exhibiting spontaneous quantum transport phenomena by combining cluster multipole theory with first-principles calculations. Additionally, we conducted first-principles calculation analysis of anomalous Hall effect and anomalous Nernst effect using cluster multipole theory for transition metal dichalcogenides intercalated with magnetic transition metals, and clarified how spin chirality in non-coplanar spin structures influences these effects through electronic states.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では非自明な磁気構造を持つトポロジカル磁性体における巨大磁気熱電応答材料の探索を行った。非共面スピン構造のスピンカイラリティが電子状態を通じて異常ホール効果・異常ネルンスト効果に寄与するメカニズムを第一原理解析に基づき解明した点で重要である。社会的意義としてハイスループット計算により同定されたトポロジカル反強磁性体の候補材料は排熱を有効活用するエネルギーハーベスティング技術の基盤として、省エネルギー社会の実現に貢献する可能性を持つ。
特に強磁性体より応用範囲の広い反強磁性体の活用は、次世代熱電変換デバイスの高効率化と小型化を促進し、持続可能なエネルギー利用に新たな可能性を示すものでである。
|
