| 研究課題/領域番号 |
21K03469
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
青山 和司 大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (00623133)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | カイラリティ / 磁気スカーミオン / 非相反輸送 / スピン流 / 相転移 / 輸送現象 / 熱流 / フラストレート磁性体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、スピントロニクスの分野においてスピン流が注目されています。電荷の移動が電流をつくるように、磁性体（磁石）の基本構成要素であるスピンが時間変化するとスピン流が生じます。最近、スピン流を用いた物性探索も行われるようになってきたことを背景に、基礎理論を構築すべく、本研究では磁性体においてスピンの状態変化（相転移）が生じる際に、スピン流や熱流にどのような影響が現れるのかを数値シミュレーションを用いて明らかにします。
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| 研究実績の概要 |
令和5年度の研究目的は、２次元ブリージングカゴメ格子J1-J3反強磁性体で生じるカイラル相転移が、スピン流、熱流の輸送特性にどのような影響を及ぼすのかを明らかにすることであった。上記のJ1-J3スピンモデルは、ジャロシンスキー-守谷（DM）相互作用を含まないため、カイラリティの正負に関する縮退が残り、低温のカイラル相では正負どちらか一方のカイラリティが自発的に選択される。このカイラリティ選択と輸送特性の相関を明らかにするため、まず、磁気輸送現象の源であるスピンダイナミクスの性質の理解を目指した。
カイラリティ選択が、スピンの動的構造因子、スピン波分散にどのような影響を与えるのかを、数値計算と解析計算を相補的に用いることで調べた結果、カリラリティの符号によって、スピン波分散の様子が大きく異なることが明らかとなった。さらに、その原因が、カイラル相ではスピン波分散が波数空間上のΓ点に関し非対称になっていることにあることも明らかとなった。通常、等価であるはずの２波数点 k と -k がカイラル相では非等価となっており、これは非相反スピン波伝播が可能であることを示唆している。
また、カイラル相の磁気構造は小型のスカーミオン結晶とみなせることに着目して、スピン波の各モードをカイラリティのモードという観点で整理した。負のカイラリティに相当するスカーミオン構造では、構造中心に対しカイラリティが時計回りに時間発展するのに対し、正のカイラリティに相当する反スカーミオン構造では、カイラリティが反時計回りに時間発展するなど、特徴的な性質を示すモードが存在することも明らかとなった。これらの結果は、現在論文に執筆中である。
また、本年度の研究対象であったカゴメ格子系において低温で電荷密度波（CDW）を示す物質も近年報告されており、今後の展開も見据え、CDWの輸送現象についての理論解析も行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
最終目的である輸送現象の理解に向け、基礎となるスピンダイナミクスとカイラリティの相関を明らかにすることができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
磁気輸送現象を理解する際の基礎となるスピンダイナミクスの性質が明らかとなったので、次のステップとしてスピン波の諸性質が輸送現象にどのように反映されるのかを明らかにする。モンテカルロ及びスピンダイナミクス数値シミュレーションを用いて、輸送係数の温度依存性を調べる。
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