| 研究課題/領域番号 |
21H04437
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分13:物性物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
有田 亮太郎 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (80332592)
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| 研究分担者 |
鈴木 通人 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10596547)
袖山 慶太郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 統合型材料開発・情報基盤部門, グループリーダー (40386610)
是常 隆 東北大学, 理学研究科, 教授 (90391953)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 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 |
42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円)
2023年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2022年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2021年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
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| キーワード | 第一原理計算 / 磁気構造予測 / ハイスループット計算 / 異常ホール高価 / 異常ネルンスト効果 / スピン結晶群 / 反強磁性体 / 物質設計 / 異常ホール効果 / トンネル磁気抵抗 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
クラスター多極子理論をハイスループット計算と組み合わせ、社会に革新をもたらす機能反強磁性体の探索・設計を行う。さらに探し出された機能磁性体についてデバイスへの応用を視野にいれた詳細な計算を行い、エレクトロニクス、スピントロニクスに続くマルチポロニクスの確立を目指す。
探索対象物質の磁気構造がわかっていない場合がほとんどであるため、結晶構造の情報だけを使って磁気構造を予測することから始める。磁気構造が定まったものから輸送係数などの応答関数の計算を自動実行し、マルチポロニクス材料候補となる物質について低電流による高速スピン反転や高速磁壁運動などの可能性を視野にいれた計算を行う。
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| 研究実績の概要 |
(1)反強磁性体でありながら強磁性体のような異常横伝導を示す磁性体の探索については、これまで開発した手法の活用によってq=0の物質についておよそ5000種類の計算を行い、Mn3Snなどの既知の物質に加え、FeSやMnAlPtといったこれまで異常横伝導が報告されていない物質の探索に成功した。これらの物質については実験グループによって合成がすすめられ、実際に異常横伝導が生じることが確認されつつある。基底状態としては横伝導を示さないが、基底状態とほぼ差のないエネルギーをもつ準安定構造も複数見つかった。これらの成果は論文として発表した。今後実験家の合成指針となることが期待される。
(2)磁性の発現と同時にユニットセルが大きくなる系についての解析も行った。その結果、Coを層間挿入したTaS2, NbS2が異常横伝導を起こす磁気構造であることが明らかになった。この成果も論文として発表した。
(3)反強磁性体の性質に着目した物性探索を行う際、磁気構造の対称性の解析が重要な役割を果たすことは論を俟たない。その際、よく用いられるのは磁性空間群であるが、これはスピン軌道相互作用の存在を暗に仮定しているため、創発的な電磁現象の対称性解析には適用できない。そこで、スピン軌道相互作用による拘束条件を考慮しないスピン空間群に注目し、磁性によって駆動される物性を簡便に同定する手法を開発した。この手法は、創発物性を理解し、予測するための指針となる。成果を論文として発表すると同時に、与えられた磁気構造からスピン空間群を特定するコードについても公開を行った。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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