| 研究課題/領域番号 |
20K14411
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
赤城 裕 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20739437)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | マグノン / スキルミオン / トポロジカル相 / 磁性体 / 輸送現象 / 非線形応答 / 光電場駆動 / 指数定理 / triple-Q状態 / 光物性 / アト秒科学 / 超高速現象 / 量子ダイマー磁性体 / トリプロン / 熱Hall効果 / スピン液晶 / スピンネマティック相 / 磁気四重極子 / ダイナミクス / 物性理論 / スピンNernst効果 / ベリー曲率双極子 / 分数スキルミオン / トポロジカル不変量 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
熱ホール伝導度の半整数量子化が最近観測され、磁性体における非自明なトポロジーに由来した輸送現象は益々注目を集めています。そのため、磁性体の基礎的準粒子であるマグノンに由来したトポロジカル物性の研究は急務と言えます。本研究では、磁性体ならではである、空間対称操作と時間反転操作とを組み合わせた“結晶”対称性に保護されたマグノン系トポロジカル相の提案と、関連した新規輸送現象の予言を行います。また、マグノン系トポロジカル相の乱れ・温度揺らぎに対する安定性を、非可換指数定理の拡張等を行うことで明らかにします。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、対称性とトポロジーの観点から、磁性体における新規相並びに新規輸送現象を明らかにした。とりわけ、磁性体の基礎的準粒子であるマグノンに着目した研究の成果として、CrI3といったファンデルワールス磁性体においてトポロジカルマグノン結晶絶縁体が実現し特異な電場応答を示しうる事や、多くの有機物磁性体において歪みにより制御可能な非線形スピンNernst効果が現れうる事を提案した。また、空間反転対称な遍歴磁性体において、光によって最小サイズのスキルミオン結晶状態を誘起したり、円偏光の左右によってそのスカラーカイラリティの符号が制御できることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
マグノン熱ホール効果が理論的に提案され即座に観測された事から、本研究で明らかにしたマグノンに関する新規トポロジカル相や輸送現象も、すぐに実験的な観測に繋がる可能性がある。特に非線形スピンNernst効果は、歪ませる事が容易な多くの有機物磁性体において現れうるものであり、有機物における純スピン流生成という新しい分野を切り拓く成果である。また、研究代表者らが2010年に提案した最小サイズのスキルミオン結晶状態が、2023年になり実験的に確認され再び注目を集めているが、こうしたトポロジカル磁性の光による発現/高速制御が、空間反転対称な遍歴磁性体においても可能であることを示し、学際的な分野を開拓した。
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