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非自明な磁気構造を有するトポロジカル物質の磁気輸送特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K03454
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13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関東邦大学

研究代表者

鈴木 健士  東邦大学, 理学部, 講師 (80564947)

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: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード磁性トポロジカル半金属 / 磁気抵抗効果 / ホール効果 / 単結晶育成 / 磁化プラトー / トポロジカル半金属 / 磁気輸送特性 / 磁性トポロジカル物質 / 非共線的磁気構造 / 輸送特性 / トポロジカル物質 / 磁性
研究開始時の研究の概要

物質中で実現する非自明なトポロジーを有する電子状態において、電子に内在する電荷・スピン・軌道の自由度間の結合がどの様に発現するかは未だ明らかになっていない。本研究では、特に、スピンの自由度が特徴的な役割を果たす非自明な磁気秩序が電子状態の持つトポロジーに対しどの様な影響を与えるかについて、純良物質の合成と磁気輸送特性の測定を一貫して行う実験的手法の研究を通じて明らかにする。

研究成果の概要

非自明な磁気秩序とトポロジカルな電子バンド構造を併せ持つ希土類金属間化合物が示す磁気輸送特性を研究した.その結果,磁化プラトーを示すトポロジカル半金属では,磁気的な揺らぎの発達による電子散乱の増大を機構とする,磁化プラトー間遷移における電気抵抗率の増大を観測した.更に,特定の磁化プラトー状態では,その磁気構造により生じる非自明なトポロジーに起因したホール伝導度の異常が現れる事を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で明らかになった磁気輸送特性は,これまでに磁性トポロジカル物質で精力的に研究されてきた磁気秩序に伴う時間反転対称性の破れ及び電子バンド構造の交換分裂の効果を越える新たな機構に起因する輸送応答であり,電子バンド構造が持つ非自明なトポロジーと電子相関効果の結合により生じる強相関トポロジーの物理分野を開拓・解明に向けた研究に資する結果であると期待される.また,外場により非自明なトポロジーを有する状態を制御できる機能性は,トポロジーを動作原理に持つ将来的な素子への応用が期待される.

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

    (6件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Three-dimensional flat bands in pyrochlore metal CaNi22023

    • 著者名/発表者名
      Wakefield J. P., Kang M., Neves P. M., Oh D., Fang S., McTigue R., Frank Z. S. Y., Lamichhane T. N., Chen A., Lee S., Park S., Park J., Jozwiak C., Bostwick A., Rotenberg E., Rajapitamahuni A., Vescovo E., McChesney J. L., Graf D., Palmstrom J. C., Suzuki T., Li M., Comin R., Checkelsky J. G.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 623 号: 7986 ページ: 301-306

    • DOI

      10.1038/s41586-023-06640-1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Transport properties of topological semimetal with magnetization plateau2024

    • 著者名/発表者名
      Takehito Suzuki
    • 学会等名
      the 22nd Japan-Korea-Taiwan Symposium on Strongly correlated electron systems
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Singular angular magnetoresistance in a nodal semimetal2022

    • 著者名/発表者名
      Takehito Suzuki
    • 学会等名
      Workshop on Innovative Nanoscale Devices and Systems 2022
    • 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] 三方晶PtBi2における化学置換効果2022

    • 著者名/発表者名
      織田百合奈、井上悠、勝藤拓郎、鈴木健士
    • 学会等名
      第9回ZAIKEN Festa
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 三重縮退点を有するPtBi2における輸送特性2021

    • 著者名/発表者名
      服部央弥, 福原迅士郎, 赤星大介, 勝藤 拓郎, 鈴木 健士
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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