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弾性的長距離相互作用による競合系の多重安定化機構と光誘起相転移での新奇協力現象

研究課題

研究課題/領域番号 20K03809
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

西野 正理  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主幹研究員 (80391217)

研究分担者 宮下 精二  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (10143372)
渡邊 浩  大阪大学, 大学院生命機能研究科, 助教 (50625316)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード弾性的長距離相互作用 / フラストレーション / 光誘起相転移 / 電子格子相互作用 / 格子変形 / エントロピー / 結晶場 / スピンダイナミクス / 弾性相互作用 / 長距離相互作用
研究開始時の研究の概要

光、温度、圧力などの外部刺激により誘起される相転移機構に関して、スピンクロスオーバー化合物などを対象とし、その多様な秩序状態が出現する機構を理論、計算の方法により研究する。この系で重要な弾性的長距離相互作用による協力的相互作用の性質を解明し、その多重安定化の機構の解明をめざす。さらに、光誘起相転移における微視的ダイナミクスを解析する新たな方法論の開発を行う。

研究成果の概要

スピンクロスオーバー系などの分子性固体は、マクロな双安定性を示し、様々な外場によるスイッチング現象とそのデバイスへの応用は興味を持たれている。弾性的長距離相互作用は、そのスイッチングに重要な協力的相互作用であり、相互作用の競合が多重安定性をもたらすと考えられる。その機構の解明のため、微視的なモデルの構築や理論、計算方法の開発を行った。特に多段階でおこる相転移やスイッチング現象の性質について解析し、その特徴や発現の条件を示した。また、光誘起現象の緩和過程を記述する方法論の開発も行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

弾性的長距離相互作用が協力的に作用して発現する安定、準安定状態の機構に関する本研究の新たな知見は、相転移研究や分子性固体の状態制御法の発展に寄与するものである。Core-shellの複合系などは、合成技術の進歩により最近誕生した新しい物質系であり、その性質の解明へ向けたいち早い取り組みは、この分野の発展を促進するものである。本成果は、その磁気的、構造的性質などのスイッチング機構を利用した情報ストレージやセンサー等のデバイスへ向けた応用研究においても、中長期的視点において重要な知見を与え、社会に貢献しうるものである。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 7件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 8件、 招待講演 8件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] ベルサイユ大学/レンヌ大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] アレクサンドル・ヨアン・クザ 大学(ルーマニア)

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      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] ベルサイユ大学/レンヌ大学(フランス)

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  • [国際共同研究] アレクサンドル・ヨアン・クザ大学(ルーマニア)

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      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ベルサイユ大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Strong Coupling of a Gd3+ Multilevel Spin System to an On-Chip Superconducting Resonator2023

    • 著者名/発表者名
      Franco-Rivera Giovanni、Cochran Josiah、Miyashita Seiji、Bertaina Sylvain、Chiorescu Irinel
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 19 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.19.024067

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of terahertz-induced dynamical spin canting in orthoferrite magnon by magnetorefractive probing2023

    • 著者名/発表者名
      Kurihara Takayuki、Bamba Motoaki、Watanabe Hiroshi、Nakajima Makoto、Suemoto Tohru
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 6 号: 1 ページ: 51-51

    • DOI

      10.1038/s42005-023-01167-3

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Observation of Electronic Structure Modification in the Hidden Order Phase of CeCoSi2023

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Kimura, Hiroshi Watanabe, Shingo Tatsukawa, and Hiroshi Tanida
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 92 号: 4

    • DOI

      10.7566/jpsj.92.043704

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nd<sub>2</sub>Fe<sub>14</sub>B系永久磁石における熱活性磁化過程の原子論的理論2022

    • 著者名/発表者名
      宮下 精二, 西野 正理, 栂 裕太, 檜原 太一, Ismail Enes UYSAL, 三宅 隆, 赤井 久純, 広沢 哲, 佐久間 昭正
    • 雑誌名

      粉体および粉末冶金

      巻: 69 号: Supplement ページ: S126-S146

    • DOI

      10.2497/jjspm.69.S126

    • NAID

      130008145814

    • ISSN
      0532-8799, 1880-9014
    • 年月日
      2022-01-30
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microscopic origin of coercivity enhancement by dysprosium substitution into neodymium permanent magnets2022

    • 著者名/発表者名
      Nishino Masamichi、Hayasaka Hiroshi、Miyashita Seiji
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 106 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevb.106.054422

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase diagram of the dipolar Ising ferromagnet on a kagome lattice2022

    • 著者名/発表者名
      Hisato Komatsu, Yoshihiko Nonomura, and Masamichi Nishino
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 106 号: 1

    • DOI

      10.1103/physrevb.106.014402

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microscopic study on the angular dependence of coercivity at zero and finite temperatures2022

    • 著者名/発表者名
      Hayasaka Hiroshi、Nishino Masamichi、Miyashita Seiji
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 105 号: 22

    • DOI

      10.1103/physrevb.105.224414

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite-temperature properties of extended Nagaoka ferromagnetism: Ordering processes and precursor of a quantum phase transition between itinerant ferromagnetic and Mott antiferromagnetic states2022

    • 著者名/発表者名
      Onishi Hiroaki、Miyashita Seiji
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 106 号: 13

    • DOI

      10.1103/physrevb.106.134436

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin transition materials: Molecular and solid-state2022

    • 著者名/発表者名
      Boukheddaden Kamel、Miyashita Seiji、Triki Smail
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 132 号: 22 ページ: 220402-220402

    • DOI

      10.1063/5.0135246

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sustaining Rabi oscillations by using a phase-tunable image drive2022

    • 著者名/発表者名
      De Raedt Hans、Miyashita Seiji、Michielsen Kristel、Vezin Herv?、Bertaina Sylvain、Chiorescu Irinel
    • 雑誌名

      The European Physical Journal B

      巻: 95 号: 9

    • DOI

      10.1140/epjb/s10051-022-00406-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Tutorial on elastic interaction models for multistep spin-crossover transitions2021

    • 著者名/発表者名
      Nishino Masamichi、Singh Yogendra、Boukheddaden Kamel、Miyashita Seiji
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 130 号: 14 ページ: 141102-141102

    • DOI

      10.1063/5.0065890

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase diagram of the two-dimensional dipolar Heisenberg model with Dzyaloshinskii-Moriya interaction and Ising anisotropy2021

    • 著者名/発表者名
      Komatsu Hisato、Nonomura Yoshihiko、Nishino Masamichi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 21

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.214404

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomistic theory of thermally activated magnetization processes in Nd2Fe14B permanent magnet2021

    • 著者名/発表者名
      Miyashita Seiji、Nishino Masamichi、Toga Yuta、Hinokihara Taichi、Uysal Ismail Enes、Miyake Takashi、Akai Hisazumi、Hirosawa Satoshi、Sakuma Akimasa
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 22 号: 1 ページ: 658-682

    • DOI

      10.1080/14686996.2021.1942197

    • NAID

      130008145814

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of the surface magnetic anisotropy of neodymium atoms on the coercivity in neodymium permanent magnets2021

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Nishino, Ismail Enes Uysal, and Seiji Miyashita
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 103 号: 1

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.014418

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite-temperature dynamical and static properties of Nd magnets studied by an atomistic modeling2021

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Nishino, Ismail Enes Uysal, Taichi Hinokihara, and Seiji Miyashita
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 11 号: 2 ページ: 025102-025102

    • DOI

      10.1063/9.0000070

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamical aspects of magnetization reversal in the neodymium permanent magnet by a stochastic Landau-Lifshitz-Gilbert simulation at finite temperature: Real-time dynamics and quantitative estimation of coercive force2020

    • 著者名/発表者名
      M. Nishino, I. E. Uysal, T. Hinokihara, and S. Miyashita
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 102 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.020413

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic field threshold for nucleation and depinning of domain walls in the neodymium permanent magnet Nd 2 Fe 14 B2020

    • 著者名/発表者名
      Ismail Enes Uysal, Masamichi Nishino, and Seiji Miyashita
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 101 号: 9

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.094421

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Computer Simulations in Materials Science2023

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Nishino
    • 学会等名
      Forefront Physics and Mathematics Program to Drive Transformation (FoPM) symposium
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantitative estimation of coercive field in permanent magnets using time evolution dynamics simulation2023

    • 著者名/発表者名
      西野正理
    • 学会等名
      NIMS先端計測シンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ボルテックス転移の将来2023

    • 著者名/発表者名
      宮下精二
    • 学会等名
      日本物理学会春季大会(2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SmSの光誘起相転移ダイナミクス2023

    • 著者名/発表者名
      渡邊浩
    • 学会等名
      OPICセミナー2023 「ビジネス展開の鍵が潜む世界の光技術動向2023」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Extended Nagaoka Ferromagnetism in Hubbard Model with Particle Bath2022

    • 著者名/発表者名
      S. Miyashita and H. Onishi,
    • 学会等名
      29th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low Temperature Behavior of Itinerant Ferromagnet Realized in Extended Nagaoka Mechanism2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Onishi and Seiji Miyashita
    • 学会等名
      29th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photo-induced insulator-metal transition on SmS2022

    • 著者名/発表者名
      H.Watanabe, T. Nakamura, Y. Shibata, K. Yamagami, Y. Hirata, K. Ikeda, Y. Zhang, H. Wadati, K. Imura, H. S. Suzuki, N. K. Sato, S. Kimura
    • 学会等名
      LSC2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carrier-induced insulator-to-metal transition on SmS2022

    • 著者名/発表者名
      H.Watanabe, S. Tatsukawa, Y. Chen, T. Nakamura, K. Imura, H. S. Suzuki, N. K. Sato, S. Kimura
    • 学会等名
      WIRMS2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Coherent terahertz electric field drive of Weyl semimetal Co2Sn2S22022

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, Ryohei Ikeda, Myung-Hwa Jung, Shin-ichi Kimura
    • 学会等名
      LSC2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 双極子相互作用と一軸異方性を持つ三角格子磁性薄膜の磁気構造2022

    • 著者名/発表者名
      小松 尚登, 西野 正理, 野々村 禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 時間角度分解光電子分光によるSmSの光誘起相転移ダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      陳奕同, 中村拓人, 渡邊浩, 鈴木剛, 任千慧, 劉珂成, 鐘益桂, 金井輝人, 板谷治郎, 辛埴, 岡﨑浩三, 井村敬一郎, 鈴木博之, 佐藤憲昭, 木村真一
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Nd-Fe-B磁石のDy置換による保磁力増強効果 ---原子論的モデル解析---2021

    • 著者名/発表者名
      西野 正理, 早坂 太志, 宮下 精二
    • 学会等名
      第45回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 原子論的モデルによるNd-Fe-B磁石の保磁力の角度依存性解析2021

    • 著者名/発表者名
      早坂 太志, 西野 正理, 宮下 精二
    • 学会等名
      第45回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 双極子相互作用と一軸異方性を持つカゴメ格子磁性薄膜の磁気構造2021

    • 著者名/発表者名
      小松 尚登, 西野 正理, 野々村 禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 高強度テラヘルツポンプ・反射型テラヘルツプローブの光学系の作製2021

    • 著者名/発表者名
      池田良平, 渡邊浩, 木村真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年 秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 可視赤外分光イメージングによる硫化サマリウムの光誘起相転移の起源の解明2021

    • 著者名/発表者名
      Nie Yanze, 渡邊浩, 中村拓人, 井村敬一郎, 鈴木博之, 佐藤憲昭, 木村真一
    • 学会等名
      第32回 光物性研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ネオジム磁石の保磁力における表面Ndの磁気異方性と熱揺らぎの効果2021

    • 著者名/発表者名
      西野正理, Ismail Enes Uysal,早坂太志, 宮下精二
    • 学会等名
      日本金属学会 2021年春期講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] SmSのX線吸収分光を用いた光励起価数転移ダイナミクス2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊浩, 中村拓人, 柴田友里亜, 山神光平, 平田靖透, 池田啓祐, Yujun Zhang, 和達大樹, 井村敬一郎, 鈴木博之, 佐藤憲昭, 木村真一
    • 学会等名
      2021年日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁性薄膜上の双極子相互作用系におけるフラストレーション2021

    • 著者名/発表者名
      小松尚登, 西野正理, 野々村禎彦
    • 学会等名
      2021年日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Finite-Temperature Dynamical and Static Properties of the Nd Magnet Studied by an Atomistic Modeling2020

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Nishino
    • 学会等名
      The 2020 Magnetism and Magnetic Materials Conference (MMM 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The effect of the surface magnetic anisotropy of Nd atoms on the coercivity in Nd-Fe-B magnets2020

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Nishino,Ismail Enes Uysal, Seiji Miyashita
    • 学会等名
      日本磁気学会第44回学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Time resolved attenuated total reflection spectroscopy on photo catalyst [Re(CO)2(bpy){P(OEt)3}2](PF6)2020

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, PN. Nguyen, Y. Tamaki, O. Ishitani, and S. Kimura
    • 学会等名
      LSC 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dzyaloshinskii-Moriya相互作用のある磁性薄膜における双極子相互作用による磁気構造の変化2020

    • 著者名/発表者名
      小松尚登, 西野正理, 野々村禎彦
    • 学会等名
      2020年日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] Collapse of Metastability2022

    • 著者名/発表者名
      Seiji Miyashita
    • 総ページ数
      270
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/nishino_masamichi?locale=ja

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/nishino_masamichi?locale=ja

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] NIMS Researchers Directory Service 西野 正理

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/nishino_masamichi?locale=ja

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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