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トポロジカル量子物質の物質開発と新規量子輸送現象の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18F18804
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

十倉 好紀  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, センター長 (30143382)

研究分担者 HIRSCHBERGER MAXIMILIAN  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, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-11-09 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2018年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
キーワードSkyrmion / Berry curvature / Emergent field / Noncoplanar magnet / Scalar spin chirality / Hall effect / Nernst effect / スキルミオン / トポロジカルホール効果 / フラストレーション
研究実績の概要

Our work aims at the search for and characterization of new classes of magnets with noncoplanar ordering, which may have applications in the search for topologically protected electronic surface modes. These are sought after for low-loss electronics and for potential applications in quantum computation.
In the hexagonal systems Gd3Ru4Al12 and Gd2PdSi3, we discovered or helped to discover the first examples of skyrmion lattice phases in bulk centrosymmetric magnets. As compared to previous work, these show new phenomenology due to the absence of chiral (left- or right-handed) interactions. In Dy3Ru4Al12, we found a new form of canted antiferromagnet, where magnetic anisotropy and exchange interactions mediated by the conduction electrons induce an unconventional, noncoplanar order based on triads of spins. In all these cases, large transport responses, such as topological Hall and Nernst effects, result from the magnetic ordering and were observed by us. Technical aspects of our work included material search based on symmetry principles, growth of large single crystals using solid state techniques (including solid solutions), characterization of these crystals using x-ray techniques, as well as through bulk thermodynamic and transport measurements.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件、 招待講演 10件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Skyrmion lattice with a giant topological Hall effect in a frustrated triangular-lattice magnet2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kurumaji, T. Nakajima, M. Hirschberger, A. Kikkawa, Y. Yamasaki, H. Sagayama, H. Nakao, Y. Taguchi, T.-h. Arima, Y. Tokura
    • 雑誌名

      Science

      巻: 365 ページ: 914-918

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Skyrmion phase and competing magnetic orders on a breathing kagome lattice2019

    • 著者名/発表者名
      M. Hirschberger, T. Nakajima, S. Gao, L. Peng, A. Kikkawa, T. Kurumaji, M. Kriener, Y. Yamasaki, H. Sagayama, H. Nakao, K. Ohishi, K. Kakurai, Y. Taguchi, X. Yu, T.-h. Arima, Y. Tokura
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ordering phenomena of spin trimers accompanied by a large geometrical Hall effect2019

    • 著者名/発表者名
      S. Gao, M. Hirschberger, O. Zaharko, T. Nakajima, T. Kurumaji, A. Kikkawa, J. Shiogai, A. Tsukazaki, S. Kimura, S. Awaji, Y. Taguchi, T.-h. Arima, Y. Tokura
    • 雑誌名

      Physical Review B (Rapid)

      巻: 100

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Emergent electromagnetic response of nanometer-sized spin textures2020

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      Annual Spring meeting of the German Physical Society, Dresden, Germany (cancelled due to Coronavirus prevention)
    • 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] Scalar spin chirality on the nanoscale: Material exploration and emergent electrodynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      Department of Physics, KIT Karlsruhe, Germany
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Scalar spin chirality on the nanoscale: Material exploration and emergent electrodynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      Department of Materials, ETH Zuerich, Switzerland
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Measurements of thermoelectric transport and the thermal Hall effect in 35 Tesla2019

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      International Conference on Magneto-Science 2019 (ICMS 2019), Hefei, China
    • 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] Skyrmion formation and enhanced emergent electrodynamics (contributing talk)2019

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      International Conference for Strongly Correlated Electron Systems (SCES), Okayama, Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal Hall Effect from Neutral Currents in Quantum Magnets2019

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      Maier-Leibnitz-Zentrum (MLZ) Munich, Germany
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Skyrmion formation in centrosymmetric materials and associated giant Hall and thermoelectric responses2019

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      Universitaet Koeln, Cologne, Germany
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermal Hall Effect from Neutral Currents in Quantum Magnets2019

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      Okinawa Institute of Science and Technology (OIST), Okinawa, Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermal Hall Effect from Neutral Currents in Quantum Magnets2019

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      International Workshop on Topological Quantum Materials, NCKU Tainan, Taiwan
    • 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] Skyrmion formation in centrosymmetirc materials2019

    • 著者名/発表者名
      Maximilinan A. Hirschberger
    • 学会等名
      Symposium on Topoglogical Phases and Functionality of Correlated Electron Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Emergent Properties of Topological Magnets2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Tokura
    • 学会等名
      Quntum Materals Shymposium 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exploring Exotic Mgnets with Large Topological Hall Effect2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Tokura
    • 学会等名
      Santorini Workshop, Future Perspectives on Novel Magnetic Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] emergent inductor (インダクター素子)2019

    • 発明者名
      N. Nagaosa, Y. Tokura, 他4名
    • 権利者名
      N. Nagaosa, Y. Tokura, 他4名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2018-11-12   更新日: 2024-03-26  

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