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対称性の破れた磁性体における角運動量変換を利用した新物質機能開拓

研究課題

研究課題/領域番号 21H01036
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関東北大学

研究代表者

小野瀬 佳文  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80436526)

研究分担者 増田 英俊  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20849278)
新居 陽一  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80708488)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
キーワード角運動量 / スピン / 対称性 / フォノン / キラリティ / 磁性体 / マグノン
研究開始時の研究の概要

空間反転対称性や時間反転対称性が破れた磁性体においては電子、フォノン、マグノン等のバンド構造に角運動量が顕在化する。本研究で行うのはこれらの角運動量の相互変化による新現象の開拓を行うことである。これにより、新しい磁気ドメインの制御法やエネルギーハーべスティング法などの物質機能の基礎学理の構築を行う。

研究成果の概要

本研究では、対称性の破れによって顕在化した各種の角運動量やそれらの相互変換を利用することにより、空間反転対称性が破れた磁性体における新現象・新機能を開拓することを目指して研究を行った。その結果、(1)120度磁気構造を持つPdCrO2における非相反伝導の観測、(2)室温らせん磁性体MnAu2におけるキラリティの制御と検出、(3)マイクロ波顕微鏡を用いたフォノニック結晶におけるトポロジカル端状態の観測、といった三つの成果が主に得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

PdCrO2における非相反伝導の研究は、対称性に敏感な非相反伝導を利用して磁気構造を研究する方法論を示したという意味において一定の学術的な意味を有する。MnAu2のらせん磁性におけるキラリティの制御と検出に関しては、室温でらせん磁性体のキラリティ制御と検出が可能であることを初めて示しており、将来のスピントロニクス応用への可能性を示した。フォノニック結晶におけるトポロジカル端状態の観測は、弾性波の導波路への応用研究へ展開することが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Room temperature chirality switching and detection in a helimagnetic MnAu2 thin film2024

    • 著者名/発表者名
      Masuda Hidetoshi、Seki Takeshi、Ohe Jun-ichiro、Nii Yoichi、Masuda Hiroto、Takanashi Koki、Onose Yoshinori
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 15 号: 1 ページ: 1999-1999

    • DOI

      10.1038/s41467-024-46326-4

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imaging an Acoustic Topological Edge Mode on a Patterned Substrate with Microwave Impedance Microscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Nii, Y. Onose
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 19 号: 1 ページ: 014001-014001

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.19.014001

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonreciprocal microwave response at room temperature in multiferroic Y-type hexaferrite BaSrCo<sub>2</sub>Fe<sub>11</sub>AlO<sub>22</sub>2022

    • 著者名/発表者名
      Hirose Sakyo, Iguchi Yusuke, Nii Yoichi, Kimura Tsuyoshi, Onose Yoshinori
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 121 号: 22 ページ: 222401-222401

    • DOI

      10.1063/5.0124283

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elastic study of electric quadrupolar correlation in the paramagnetic state of the frustrated quantum magnet Tb2+δTi2-δO72022

    • 著者名/発表者名
      Nii Y.、Hirokane Y.、Nakamura S.、Kabeya N.、Kimura S.、Tomioka Y.、Nojima T.、Onose Y.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 105 号: 9 ページ: 094414-094414

    • DOI

      10.1103/physrevb.105.094414

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nonreciprocal electronic transport in PdCrO2: Implication of spatial inversion symmetry breaking2021

    • 著者名/発表者名
      M. Akaike, Y. Nii, H. Masuda, and Y. Onose
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 18 ページ: 184428-184428

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.184428

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetization control by angular momentum transfer from surface acoustic wave to ferromagnetic spin moments2021

    • 著者名/発表者名
      R. Sasaki, Y. Nii, Y. Onose
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 2599-2599

    • DOI

      10.1038/s41467-021-22728-6

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of symmetry breaking on short-wavelength acoustic phonons in the chiral magnet MnSi2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Nii, Y. Hirokane, T. Koretsune, D. Ishikawa, A. Q. R. Baron, and Y. Onose
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.l081101

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] らせん磁性半金属α-EuP3における非相反電気伝導2024

    • 著者名/発表者名
      メイヨーアレックス浩, 増田英俊, 新居陽一, Darius-Alexandru Deaconu, Mohammad Saeed Bahramy, 高橋英史, 石渡晋太郎, 小野瀬佳文
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Current-induced sliding motion in a helimagnet MnAu22024

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kimoto, Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Yoichi Nii, Yoshinori Onose
    • 学会等名
      American Physical Society March meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonreciprocal electronic transport in a helimagnetic semimetal α-EuP32024

    • 著者名/発表者名
      Alex H Mayo, Hidetoshi Masuda, Yoichi Nii, Darius-Alexandru Deaconu, Mohammad Saeed Bahramy, Hidefumi Takahashi, Shintaro Ishiwata, Yoshinori Onose
    • 学会等名
      American Physical Society March meeting 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic domain control by the inverse of nonreciprocal responses2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Onose
    • 学会等名
      Conference of Condensed Matter Physics 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chirality control and detection in metallic helimagnets2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Onose
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Liquid Crystals 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FMRに誘起されたスピン・軌道モーメントの磁化歳差運動に対する時分割XMCD測定2023

    • 著者名/発表者名
      石井祐太, 山崎裕一, 小塚裕介, Jana Lustikova, 新居陽一, 小野瀬佳文, 横山優一, 水牧仁一朗, 足立純一, 中尾裕則, 有馬孝尚, 若林裕助
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] フォノン-マグノン結合による表面弾性波の非相反回折の観測2023

    • 著者名/発表者名
      新居陽一, 山本慧, 菅野将誠, 前川禎通, 小野瀬佳文
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 高温マルチフェロイックTb2(MoO4)32023

    • 著者名/発表者名
      田島史門, 増田英俊, 新居陽一, 木村尚次郎, 小野瀬佳文
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Room-temperature chirality switching in a helimagnetic thin film2023

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Yoichi Nii, Hiroto Masuda, Koki Takanashi, Yoshinori Onose
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Helimagnet-based spintronics: control and detection of magnetic chirality2023

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Jun-ichiro Ohe, Yoichi Nii, Hiroto Masuda, Koki Takanashi, Yoshinori Onose
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] らせん磁性金属 MnAu2 における電流誘起スピン偏極の観測によるキラリティー検出2023

    • 著者名/発表者名
      増田英俊, 関剛斎, 大江純一郎, 新居陽一, 高梨弘毅, 小野瀬佳文
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] らせん磁性金属 MnAu2 におけるキラリティドメインに依存した非線形電気伝導2023

    • 著者名/発表者名
      木元悠太, 増田英俊, 関剛斎, 新居陽一, 高梨弘毅, 小野瀬佳文
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic domain control by the inverse of nonreciprocal responses2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Onose
    • 学会等名
      Symposium on Quantum materials synthesis 2022
    • 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] Helimagnetic Spintronics2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Onose
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Condensed Matter Physics 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 走査型マイクロ波顕微鏡を用いたトポロジカル表面弾性波の観測2022

    • 著者名/発表者名
      新居陽一、小野瀬佳文
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Nonreciprocal Transport and Its Inverse Effect in Noncentrosymmetric Magnets2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Nii
    • 学会等名
      Summit of Materials Science 2022 and GIMRT User Meeting 202
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 規約表現論と磁気空間群で決めるSr2MnSi2O7の磁気構造2022

    • 著者名/発表者名
      南部雄亮, X. Pang, 川又雅広, 村川寛, M. Avdeev, 増田英俊, 花咲徳亮, 小野瀬佳文
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 正方格子反強磁性体Sr2MnSi2O7の磁気励起2022

    • 著者名/発表者名
      川又雅広, X. Pang, 村川寛, 河村聖子, 中島健次, 増田英俊, 花咲徳亮, 藤田全基, 小野瀬佳文, 南部雄亮
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 時分解XMCDを用いた強磁性共鳴における磁化歳差運動の直接観測2022

    • 著者名/発表者名
      石井祐太, 山崎裕一, 小塚裕介, Lustikova Jana, 新居陽一, 小野瀬佳文, 中尾裕則, 若林裕助
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] らせん磁性体MnAu2薄膜における室温付近でのヘリシティーの電流制御2021

    • 著者名/発表者名
      増田英俊, 関剛斎, 新居陽一, 高梨弘毅, 小野瀬佳文
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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