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Skyrmionic LEGO- entangled skyrmion networks in chiral magnets and liquid crystals

研究課題

研究課題/領域番号 21K03406
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13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関広島大学

研究代表者

LEONOV ANDRIY  広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (30804851)

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
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードsoliton / skyrmion / hopfion / DMI / chiral magnets / bimeron / Cu2OSeO3 / tilted spiral / A-phase / neutron scattering / cone / spiral / liquid crystals / chirality
研究開始時の研究の概要

The aim of the project is by experimental and theoretical means to introduce different classes of oblique non-axisymmetric skyrmions and elucidate the principles of their meshing into a large diversity of extended three-dimensional skyrmionic networks in chiral magnets and liquid crystals.

研究成果の概要

私は、カイラル磁性体や液晶中のホップフィオン、バイメロン、スキルミオニウムなどの多様な多次元ソリトンの特性を調査してきました。ホモトピー理論や結び目理論などの数学分野と偏微分方程式の方法論を組み合わせることで、次のような基本的な疑問に取り組みました。ソリトン間の許容される変換とその内部安定性の源は何か、ソリトンから形成される新しい拡張相にはどのようなものがあるかなど。研究の一部は、Katia Pappas の実験グループ (オランダ、デルフト) と共同で行われました。私たちは、傾斜スパイラルとスキルミオン状態の温度と磁場の依存性に注目しました。研究結果は 10 本以上の論文で発表されています。

研究成果の学術的意義や社会的意義

(i) I generalized mathematically the classes of chiral solitons; (ii) I revisited and designed experiments on visual observation of skyrmion networks; (iii) I suggested networks of entangled skyrmions as carriers of information in spintronic devices

報告書

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

    (16件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 12件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Chiral modulations in non-Heisenberg models of Non-Centrosymmetric Magnets near the ordering temperatures2024

    • 著者名/発表者名
      Andrey O. Leonov
    • 雑誌名

      Magnetism

      巻: 4 号: 2 ページ: 91-91

    • DOI

      10.3390/magnetism4020007

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] “Polymerization” of Bimerons in Quasi-Two-Dimensional Chiral Magnets with Easy-Plane Anisotropy2024

    • 著者名/発表者名
      Mukai Natsuki、Leonov Andrey O.
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 14 号: 6 ページ: 504-504

    • DOI

      10.3390/nano14060504

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Precursor skyrmion states near the ordering temperatures of chiral magnets2023

    • 著者名/発表者名
      Leonov Andrey O.
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 25 号: 42 ページ: 28691-28702

    • DOI

      10.1039/d3cp03034b

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Swirling of Horizontal Skyrmions into Hopfions in Bulk Cubic Helimagnets2023

    • 著者名/発表者名
      Leonov Andrey O.
    • 雑誌名

      Magnetism

      巻: 3 号: 4 ページ: 297-307

    • DOI

      10.3390/magnetism3040023

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Harnessing Skyrmion Hall Effect by Thickness Gradients in Wedge-Shaped Samples of Cubic Helimagnets2023

    • 著者名/発表者名
      Shigenaga Takayuki、Leonov Andrey O.
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 13 号: 14 ページ: 2073-2073

    • DOI

      10.3390/nano13142073

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Reorientation processes of tilted skyrmion and spiral states in a bulk cubic helimagnet Cu2OSeO32023

    • 著者名/発表者名
      AAndrey O. Leonov and Catherine Pappas
    • 雑誌名

      Frontiers in Physics

      巻: 11 ページ: 1105784-1105784

    • DOI

      10.3389/fphy.2023.1105784

    • 関連する報告書
      2022 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] Mechanism of Skyrmion Attraction in Chiral Magnets near the Ordering Temperatures2023

    • 著者名/発表者名
      Andrey O. Leonov and Ulrich K. Roessler
    • 雑誌名

      nanomaterials

      巻: 13 号: 5 ページ: 891-891

    • DOI

      10.3390/nano13050891

    • 関連する報告書
      2022 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] Skyrmion and meron ordering in quasi-two-dimensional chiral magnets2022

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Mukai and Andrey O. Leonov
    • 雑誌名

      Phys Rev B

      巻: 106 号: 22 ページ: 224428-224428

    • DOI

      10.1103/physrevb.106.224428

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Topological boundaries between helical domains as a nucleation source of skyrmions in the bulk cubic helimagnet Cu2OSeO32022

    • 著者名/発表者名
      A. O. Leonov and C. Pappas
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Research

      巻: 4 号: 4 ページ: 043137-043137

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.4.043137

    • 関連する報告書
      2022 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] Skyrmion clusters and chains in bulk and thin-layered cubic helimagnets2022

    • 著者名/発表者名
      Andrey O. Leonov
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 105, 094404 (2022)

      巻: 105 号: 9 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1103/physrevb.105.094404

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Surface anchoring as a control parameter for shaping skyrmion or toron properties in thin layers of chiral nematic liquid crystals and noncentrosymmetric magnets2021

    • 著者名/発表者名
      Andrey O. Leonov
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E 104, 044701

      巻: 104 号: 4 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1103/physreve.104.044701

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Field-driven metamorphoses of isolated skyrmions within the conical state of cubic helimagnets2021

    • 著者名/発表者名
      Andrey O. Leonov, C. Pappas, and Ivan I. Smalyukh
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 104, 064432

      巻: 104 号: 6 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.064432

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Chiral solitons: from skyrmions to hopfions2023

    • 著者名/発表者名
      Andrey Leonov
    • 学会等名
      SKCM2 Symposium for Young Scientists in Europe
    • 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] Quantitative model of a cubic helimagnet Cu2OSeO32023

    • 著者名/発表者名
      Andrey Leonov
    • 学会等名
      SKCM2 Kickoff Symposium
    • 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] 3D chiral skyrmions2023

    • 著者名/発表者名
      Andrey Leonov
    • 学会等名
      SKCm2 Kickoff symposium
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Frustration of skyrmion tubes in cubic helimagnets and chiral liquid crystals2021

    • 著者名/発表者名
      Andrey O. Leonov
    • 学会等名
      Invited talk at The International Conference on Frustration, Topology and Spin Textures (ICFTS)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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