固体中におけるモノポール場の発現とそのダイナミクス

• 研究課題/領域番号: 15H05456
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 金澤 直也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (10734593)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 20,930千円 (直接経費: 16,100千円、間接経費: 4,830千円); 2016年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2015年度: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
• キーワード: トポロジー / 強相関電子系 / 物性実験 / キラル磁性体 / モノポール / スピントロニクス / スピンエレクトロニクス

研究成果の概要

電気の力の源である粒子(陽子や電子)に対応する、磁石のN極またはS極だけの性質を持った素粒子、すなわち磁気モノポールは未だ発見されておらず、電磁気学では磁気モノポールは存在しないと仮定されて体系化されています。しかし電子の幾何学的位相を利用すれば、物質中に磁気モノポールがあたかも存在しているかのような状況を実現できると理論的に提唱されていました。本研究では、磁石の源であるスピンの集団が織りなす幾何学構造のトポロジーに注目し、磁気モノポールの発現とその対消滅のダイナミクスに伴う電磁気効果を発見しました。

研究成果

• [国際共同研究] Paul Scherrer Institut/Ecole polytechnique federale de Lausanne(Switzerland)
• [国際共同研究] Institut Laue-Langevin(France)
• [国際共同研究] Paul Scherrer Institut/Ecole polytechnique federale de Lausanne(Switzerland)
• [国際共同研究] Institut Laue-Langevin(France)
• [雑誌論文] Noncentrosymmetric Magnets Hosting Magnetic Skyrmions (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoya Kanazawa, Shinichiro Seki, Yoshinori Tokura
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: Online 号: 25 ページ: 1603227-1603227
  • DOI: 10.1002/adma.201603227
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temperature and Magnetic Field Dependence of the Internal and Lattice Structures of Skyrmions by Off-Axis Electron Holography (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Shibata, A. Kovacs, N.S. Kiselev, N. Kanazawa, R.E. Dunin-Borkowski, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 118 号: 8
  • DOI: 10.1103/physrevlett.118.087202
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct observation of anisotropic magnetic field response of the spin helix in FeGe thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Kanazawa, J. S. White, H. M. Ronnow, C. D. Dewhurst, Y. Fujishiro, A. Tsukazaki, Y. Kozuka, M. Kawasaki, M. Ichikawa, F. Kagawa, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 94 号: 18
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.184432
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Local dynamics of topological magnetic defects in the itinerant helimagnet FeGe (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Dussaux, P. Schoenherr, K. Koumpouras, J. Chico, K. Chang, L. Lorenzelli, N. Kanazawa, Y. Tokura, M. Garst, A. Bergman, C. L. Degen, and D. Meier
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1
  • DOI: 10.1038/ncomms12430
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Critical phenomena of emergent magnetic monopoles in a chiral magnet (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Kanazawa, Y. Nii, X. -X. Zhang, A. S. Mishchenko, G. De Filippis, F. Kagawa, Y. Iwasa, N. Nagaosa, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 11622-11622
  • DOI: 10.1038/ncomms11622
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Variation of spin-orbit coupling and related properties in skyrmionic system Mn1-xFexGe (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Kanazawa, K. Shibata, and Y. Tokura
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 18 号: 4 ページ: 045006-045006
  • DOI: 10.1088/1367-2630/18/4/045006
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interplay between topological and thermodynamic stability in a metastable magnetic skyrmion lattice (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Oike, A. Kikkawa, N. Kanazawa, Y. Taguchi, M. Kawasaki, Y. Tokura, F. Kagawa
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 12 号: 1 ページ: 62-62
  • DOI: 10.1038/nphys3506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical process of skyrmion-helical magnetic transformation of the chiral-lattice magnet FeGe probed by small-angle resonant soft x-ray scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamasaki, D. Morikawa, T. Honda, H. Nakao, Y. Murakami, N. Kanazawa, M. Kawasaki, T. Arima, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 22 ページ: 224201-224201
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.220421
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Formation of In-plane Skyrmions in Epitaxial MnSi Thin Films as Revealed by Planar Hall Effect (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yokouchi, N. Kanazawa, A. Tsukazaki, Y. Kozuka, A. Kikkawa, Y. Taguchi, M. Kawasaki, M. Ichikawa, F. Kagawa, Y. Tokura
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 84 号: 10 ページ: 104708-104708
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.104708
  • NAID: 210000133706
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Real-Space Observation of Short-Period Cubic Lattice of Skyrmions in MnGe (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Tanigaki, Kiyou Shibata, Naoya Kanazawa, Xiuzhen Yu, Yoshinori Onose, Hyun Soon Park, Daisuke Shindo, Yoshinori Tokura
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 15(8) 号: 8 ページ: 5438-5442
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02653
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Large anisotropic deformation of skyrmions in strained crystal (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Shibata, J. Iwasaki, N. Kanazawa, S. Aizawa, T. Tanigaki, M. Shirai, T. Nakajima, M. Kubota, M. Kawasaki, H. S. Park, D.Shindo, N. Nagaosa, Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature Nanotechnology 巻: 10 号: 7 ページ: 589-589
  • DOI: 10.1038/nnano.2015.113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] MnGe薄膜におけるトポロジカルスピン構造への磁気異方性の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金澤直也, Jonathan White, Henrik Ronnow, Charles Dewhurst, 塚﨑敦, 小塚裕介, 川﨑雅司, 市川昌和, 賀川史敬, 十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Control of chiral magnetic states in B20-type compounds by tuning magnetic anisotropy (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoya Kanazawa
  • 学会等名: The 37th REIMEI Workshop on Frontiers of Correlated Quantum Matters and Spintronics
  • 発表場所: iVil(茨城県・東海村)
  • 年月日: 2017-01-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] FeGe薄膜中のらせん磁気構造に対する磁気異方性の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金澤直也, Jonathan White, Henrik Ronnow, Charles Dewhurst, 藤代有絵子, 塚﨑敦, 小塚裕介, 川﨑雅司, 市川昌和, 賀川史敬, 十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 宮城県、仙台市、東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] キラルな磁性体におけるスキルミオンの発現と創発物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金澤直也
  • 学会等名: 第2回 大学院リーディングセミナー ～物質科学最前線と未来創造～
  • 発表場所: 東京都、文京区、東京大学
  • 年月日: 2015-12-07
  • 招待講演
• [学会発表] Skyrmion Formation in B20-type Germanides (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoya Kanazawa
  • 学会等名: Workshop on "Topological Magnets"
  • 発表場所: 埼玉県、和光市、理化学研究所
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] Skyrmions in bulks and films of B20-type compounds (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoya Kanazawa
  • 学会等名: Hefei mini-workshop on skyrmions
  • 発表場所: 中国、合肥、High Magnetic Field Laboratory of CAS
  • 年月日: 2015-05-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 東京大学十倉研究室ホームページ中の個人ページ
  • URL: http://www.cmr.t.u-tokyo.ac.jp/members/kanazawa.shtml