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Topological spin textures in frustrated magnets and their coupling to conduction electrons

研究課題

研究課題/領域番号 21K13877
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関東京大学

研究代表者

Hirschberger Maximilian (ヒルシュベルガーマックス)  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70871482)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード磁性 / 液晶 / 強相関電子系 / スキルミオン / Magnetism / Strong correlation / Spin chirality / Skyrmion
研究開始時の研究の概要

We aim to continue and expand our work on rare-earth based intermetallics by searching for new magnetic ground states, by studying the coupling between conduction electrons and local moments, and by exploring novel transport or optical responses.

研究成果の概要

金属間化合物では、ナノメートルサイズのスキルミオンスピン渦をはじめとする複雑なスピンテクスチャーの形成が先行研究において報告されてきました。本研究プロジェクトでは、中心対称な結晶構造を持つ金属間化合物におけるスピンと電荷の相互相関、特に伝導電子の波動的運動(量子位相)に対する(スカラーまたはベクトルの)スピンキラリティの効果について明らかにすることを目的としました。これまでの2年間、スピン配置をランダム化し、電荷とスピン間の結合を抑制すると期待される熱揺らぎの効果に着目してきました。その結果、物質の格子構造や対称性に依存して、揺らぎが量子位相効果を高めることを発見しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

物性物理学の分野では、マルチフェロイック物質とは、磁気的刺激と電気的刺激によって電気的性質と磁気的性質をそれぞれ相互制御することができる物質を指します。マルチフェロイック物質の一つにらせん磁性体があり、らせん磁性絶縁体のマルチフェロイック特性は20年近く前から盛んに研究されてきました。らせん磁性金属では、スピンが仮想的な電磁ベクトルポテンシャル(創発磁場・電場)を生成し、動く電荷の運動をねじ曲げたりすることがあります。私たちの研究は、このような一般化された金属マルチフェロイックスと、その高温での機能的応答の理解に貢献するものです。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 9件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Polarized neutron scattering study of the centrosymmetric skyrmion host material Gd2PdSi32023

    • 著者名/発表者名
      Ju Jiwon、Saito Hiraku、Kurumaji Takashi、Hirschberger Max、Kikkawa Akiko、Taguchi Yasujiro、Arima Taka-hisa、Tokura Yoshinori、Nakajima Taro
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 107 号: 2 ページ: 024405-024405

    • DOI

      10.1103/physrevb.107.024405

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Kagome Lattice Promotes Chiral Spin Fluctuations2023

    • 著者名/発表者名
      Kolincio Kamil K.、Hirschberger Max、Masell Jan、Arima Taka-hisa、Nagaosa Naoto、Tokura Yoshinori
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 130 号: 13 ページ: 136701-136701

    • DOI

      10.1103/physrevlett.130.136701

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Topological Nernst effect emerging from real-space gauge field and thermal fluctuations in a magnetic skyrmion lattice2022

    • 著者名/発表者名
      Oike H.、Ebino T.、Koretsune T.、Kikkawa A.、Hirschberger M.、Taguchi Y.、Tokura Y.、Kagawa F.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 106 号: 21 ページ: 214425-214425

    • DOI

      10.1103/physrevb.106.214425

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Entropy-Assisted, Long-Period Stacking of Honeycomb Layers in an AlB2-Type Silicide2022

    • 著者名/発表者名
      Spitz Leonie、Nomoto Takuya、Kitou Shunsuke、Nakao Hironori、Kikkawa Akiko、Francoual Sonia、Taguchi Yasujiro、Arita Ryotaro、Tokura Yoshinori、Arima Taka-hisa、Hirschberger Max
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 144 号: 37 ページ: 16866-16871

    • DOI

      10.1021/jacs.2c04995

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Large Hall and Nernst responses from thermally induced spin chirality in a spin-trimer ferromagnet2021

    • 著者名/発表者名
      K. K. Kolincio, M. Hirschberger, J. Masell, S. Gao, A. Kikkawa, Y. Taguchi, T. Arima, N. Nagaosa, Y. Tokura
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 118 号: 33

    • DOI

      10.1073/pnas.2023588118

    • 関連する報告書
      2021 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] Robust noncoplanar magnetism in band-filling-tuned (Nd1-xCax)2Mo2O72021

    • 著者名/発表者名
      Hirschberger Max、Kaneko Yoshio、Spitz Leonie、Nakajima Taro、Taguchi Yasujiro、Tokura Yoshinori
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 号: 2 ページ: 024436-024436

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.024436

    • 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] Weyl fermions promote collective magnetism2021

    • 著者名/発表者名
      Hirschberger Max、Tokura Yoshinori
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 20 号: 12 ページ: 1592-1593

    • DOI

      10.1038/s41563-021-01133-w

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Spin chirality: Static and dynamic responses2022

    • 著者名/発表者名
      HIRSCHBERGER Maximilian
    • 学会等名
      From Solid State to Biophysics (Cavtat, Croatia)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin-chiral fluctuation processes in magnetic insulators and metals2022

    • 著者名/発表者名
      HIRSCHBERGER Maximilian
    • 学会等名
      Topmax22: Band Topology in Quantum Magnets (Dresden, Germany)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin chirality: from static order to dynamic processes2022

    • 著者名/発表者名
      HIRSCHBERGER Maximilian
    • 学会等名
      Young Research Leaders Group Workshop: Spins, Orbits, Charges, and Heat in Magnets (Ingelheim, Germany)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin dynamics: emergent inductance and chiral fluctuations2022

    • 著者名/発表者名
      HIRSCHBERGER Maximilian
    • 学会等名
      Around-the-Clock Around-the-Globe Magnetics Conference (online)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin-chiral fluctuation processes in magnetic metals (Poster)2022

    • 著者名/発表者名
      HIRSCHBERGER Maximilian
    • 学会等名
      29th Conference on Low Temperature Physics (Sapporo, Japan)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Topological Hall and Nernst effects in spin-chiral magnets2021

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      March Meeting of the American Physical Society, Chicago, Illinois, USA
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emergent electromagnetic response of nanometer-sized spin textures2021

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      Autumn Meeting of the German Physical Society (DPG), virtual
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spirals and skyrmions in magnets and their emergent electromagnetism2021

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      VI International Workshop Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Exotic Spin Structures
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin chirality: from static magnetic order to thermal fluctuation processes2021

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      International Conference on Frustration, Topology, and Spin Textures, Kobe, Japan
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spirals and skyrmions in centrosymmetric lattices, and their emergent electromagnetism2021

    • 著者名/発表者名
      Max Hirschberger
    • 学会等名
      SKYMAG 2021: Challenges for Magnetic Skyrmions and opportunities for skyrmionic devices
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] Research group website

    • URL

      https://www.qpec.t.u-tokyo.ac.jp/hirschberger/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Applicant's research group website

    • URL

      https://www.qpec.t.u-tokyo.ac.jp/hirschberger/

    • 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: 2024-01-30  

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