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カイラル伝導の理論的探索

研究課題

研究課題/領域番号 16K13834
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関東京工業大学

研究代表者

村上 修一  東京工業大学, 理学院, 教授 (30282685)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード物性理論 / スピンエレクトロニクス / スピントロニクス
研究成果の概要

らせん状構造の結晶で電流がそれと平行や反平行に軌道磁化を誘起する現象を以前予言し、カイラル伝導と呼ぶ。本研究で結晶内伝導のらせん性を示すパラメタを導入し、これが古典的ソレノイドより1,2桁大きくなりうることを示した。また、極性金属、2次元薄膜、絶縁体界面・表面など極性を持つ金属に対して新たに電流誘起軌道磁化の理論を構築し、これが環状電流形成によることを示した。また2次元系面内方向の軌道磁化の計算手法を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電流誘起軌道磁化(カイラル伝導)は、従来のスピン軌道相互作用を利用した磁化制御と異なり、結晶構造自身により決まる現象であり、多種多様な結晶構造を利用することで、従来のスピントロニクスとは異なる形で磁化を制御できる可能性を拓く。本研究によりこの効果が現れる物質系を、らせん構造の結晶のみならず、表面・界面、2次元原子層膜などさまざまな方向へ広げることができ、理論・実験面で今後の広がりが期待できる。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 25件、 招待講演 25件)

  • [雑誌論文] Phonon rotoelectric effect2020

    • 著者名/発表者名
      Hamada Masato、Murakami Shuichi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 号: 14 ページ: 144306-144306

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.144306

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Orbital Edelstein Effect as a Condensed-Matter Analog of Solenoids2018

    • 著者名/発表者名
      Taiki Yoda, Takehito Yokoyama, and Shuichi Murakami
    • 雑誌名

      Nano Lett.

      巻: 18 号: 2 ページ: 916-920

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.7b04300

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Emergence of topological semimetals in gap closing in semiconductors without inversion symmetry2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami, Motoaki Hirayama, Ryo Okugawa, Takashi Miyake
    • 雑誌名

      Sci. Adv.

      巻: 3 号: 5

    • DOI

      10.1126/sciadv.1602680

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] らせん結晶における電流が誘起する軌道磁化2017

    • 著者名/発表者名
      養田大騎,横山毅人,村上修一
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 72巻 ページ: 872-872

    • NAID

      130007472182

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spinless hourglass nodal-line semimetals2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takahashi, Motoaki Hirayama, and Shuichi Murakami
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 号: 15 ページ: 155206-155206

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.155206

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological phases in a Weyl semimetal multilayer2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yokomizo, S. Murakami
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 95 号: 15 ページ: 155101-155101

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.155101

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Theory of Chiral Transport in Chiral Crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      The 80th Okazaki Conference,Chirality-induced spin selectivity and its related phenomena
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theory of chiral transport in chiral crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      META 2019 (10th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Orbital Edelstein effect and Phonon Edelstein Effect2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      MRS Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theoretical Proposals for New Edelstein effects2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      International Symposium on Magnetism and Magnetic Materials 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New variants of the Edelstein effect2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      SPIE Optics + Photonics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topology and transport in inversion-asymmetric crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      OIST
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Various Edelstein effects in inversion asymmetric crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      IcAUMS 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topology and transport in inversion asymmetric crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      FROM SOLID STATE TO BIOPHYSICS IX
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topological bands and topological phase transitions in electronic and magnonic systems2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      Intermag 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Edelstein effects in inversion asymmetric crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      6th International Conference on Superconductivity and Magnetism
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topology and transport in inversion-asymmetric crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      The 2nd Fudan Workshop on Complex Quantum Material
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Edelstein effects in inversion asymmetric crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      New Excitations in Spintronics 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Orbital Edelstein effect as a condensed-matter analog of solenoid2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Overview of topological metals2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      48th Springschool, Forschungszentrum Juelich
    • 発表場所
      Juelich Germany
    • 年月日
      2017-03-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emergence of topological semimetals in gap closing in semiconductors without inversion symmetry2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      APS March Meeting 2017
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Symmetry, topology, and emergent phenomena in topological semimetals2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      Psi-k/CECAM Research Conference on “Ab-initio Spin-orbitronics”,
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topology and transport in inversion-asymmetric crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      CEMS Symposium on Trends in Condensed Matter Physics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 空間反転対称性の破れた系でのトポロジカル相とスピントロニクス2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      北海道大学学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New variants of the Edelstein effect2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      Japan-Korea Spintronics Program
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topology and symmetry in topological semimetals (plenary)2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      1st Workshop on Topological Quantum Phenomena and Quantum Information Science
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topological phases in condensed materials (tutorial)2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      1st Workshop on Topological Quantum Phenomena and Quantum Information Science
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トポロジカル物質相でのトポロジーと対称性の協奏2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      物性物理分野における協働展開
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological phase transitions in three dimensions2016

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      Chiral Matter 2016
    • 発表場所
      Wako, Saitama, Japan
    • 年月日
      2016-12-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ワイル半金属とトポロジカル相転移2016

    • 著者名/発表者名
      村上 修一
    • 学会等名
      第二回 ディラック電子系マルチフェロイクス研究会
    • 発表場所
      名古屋大学物質科学国際研究センター(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-11-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Current-induced magnetizations in chiral systems2016

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      International workshop on Nano-Spin Conversion Science and Quantum Spin Dynamics (NSCS-QSD 2016)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-10-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Interplay between topology and symmetry in topological insulators/semimetals2016

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      EU-JAPAN Workshop on Computational Materials Design and Realization for Spintronics, Moltronics, Quantronics, Superconductivity and Topotronics
    • 発表場所
      Juelich, Germany
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topological phases in condensed matter2016

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      17th iTHES Colloquium
    • 発表場所
      Wako, Saitama, Japan
    • 年月日
      2016-07-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In-plane electric polarization of bilayer graphene nanoribbons by interlayer voltage2016

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      "5th International Conference on Superconductivity and Ferromagnetism (ICSM 2016) "
    • 発表場所
      Fethiye, Turkey
    • 年月日
      2016-04-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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