幾何学的フラストレーションが誘起する電荷ガラスの研究

• 研究課題/領域番号: 15H05459
• 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: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 賀川 史敬 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, ユニットリーダー (30598983)
• 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: 23,270千円 (直接経費: 17,900千円、間接経費: 5,370千円); 2016年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2015年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
• キーワード: 強相関電子 / 非平衡 / 急冷 / 電荷ガラス / 相変化メモリ / 強相関電子系 / 相変化メモリ機能 / 物性実験 / 強相関エレクトロニクス / 過冷却 / 準安定

研究成果の概要

液体を急冷すると結晶化しないまま、原子位置が不規則に凍結したガラスとなる。近年、固体中の電子においても似たような挙動が現れることが分かってきた。徐冷すると、電子は規則正しく結晶格子上に配列する（電子の結晶状態が現れる）のに対し、急冷した場合は電子が不規則に凍結した、いわば電子のガラス状態が現れる。このような電子の結晶状態と電子のガラス状態は電気パルスや光パルスを印可することで、不揮発かつ可逆的に切り替えられることが分かった。この基礎原理は磁性体においても有効であることが分かり、急冷を用いた不揮発相メモリ創出の指導原理を確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Quantum Phenomena Emerging Near a Ferroelectric Critical Point in a Donor?Acceptor Organic Charge-Transfer Complex (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa, S. Horiuchi and Y. Tokura
  • 雑誌名: Crystals 巻: 7 号: 4 ページ: 106-106
  • DOI: 10.3390/cryst7040106
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural Transition of Skyrmion Lattice in MnSi (2017)
  • 著者名/発表者名: Taro Nakajima, Hiroshi Oike, Akiko Kikkawa, Elliot Gilbert, Norman Booth, Kazuhisa Kakurai, Yasujiro Taguchi, Yoshinori Tokura, Fumitaka Kagawa, Taka-hisa Arima
  • 雑誌名: Science advances 巻: 未定
  • 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] Athermal domain-wall creep near a ferroelectric quantum critical point (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa, N. Minami, S. Horiuchi, Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1
  • DOI: 10.1038/ncomms10675
  • 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] 幾何学的フラストレーション下における電荷の結晶化と急冷によるガラス化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 賀川 史敬, 大池広志, 佐藤拓朗
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 50 ページ: 807-820
  • NAID: 40020704787
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Quenching of charge and spin degrees of freedom in condensed matter (2017)
  • 著者名/発表者名: 賀川史敬
  • 学会等名: CEMS-QPEC Symposium on Emergent Quantum Materials
  • 発表場所: 東京大学、東京都
  • 年月日: 2017-01-18
• [学会発表] ナノ秒パルスレーザーを用いたWドープVO2の準安定金属状態の生成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大池広志, 中野匡規, 渋谷圭介, 小川直毅, 岩佐義宏, 川崎雅司, 十倉好紀, 賀川史敬
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学、石川県
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 準安定磁気スキルミオン格子からコニカル相への相転移経路の観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大池広志, 中島多朗, Elliot Gilbert, Norman Booth, 加倉井和久, 吉川明子, 田口康二郎, 有馬孝尚, 十倉好紀, 賀川史敬
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学、石川県
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 急冷を用いた新奇準安定電子相の開拓と制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 賀川 史敬
  • 学会等名: 物性研短期研究会「量子物質研究の最前線」
  • 発表場所: 東京大学物性研（千葉県・柏市）
  • 年月日: 2015-12-07
  • 招待講演
• [学会発表] Charge-cluster glass in organic conductors with triangular lattice (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa
  • 学会等名: 11th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM)
  • 発表場所: Bad Gogging (Germany)
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Topological Stability versus Thermal Agitation in a Magnetic Skyrmion Lattice (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa
  • 学会等名: Workshop on "Topological Magnets"
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉県・和光市）
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [産業財産権] MAGNETIC ELEMENT, SKYRMION MEMORY AND ARITHMETIC PROCESSING UNIT (2016)
  • 発明者名: H. Oike, F. Kagawa, Y. Tokura
  • 権利者名: H. Oike, F. Kagawa, Y. Tokura
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-05-31
  • 外国
• [産業財産権] 磁気素子、スキルミオンメモリ及び演算処理装置 (2015)
  • 発明者名: 大池広志、賀川史敬、十倉好紀
  • 権利者名: 大池広志、賀川史敬、十倉好紀
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-08-21