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Opto-spintronics in atomic-layer materials

研究課題

研究課題/領域番号 21K13889
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
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

王 子謙  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 特別研究員 (00898934)

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
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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van der Waals materials / Magnetism / Symmetry / Nonlinear optics / Nonreciprocity / SHG / Domain contrast / vdW antiferromagnet / Magnon-sideband / Symmetry crossover / 2D materials / atomic-layer magnets / opto-spintronics / magneto-optical effects / harmonic generation / ultrafast spin dynamics
研究開始時の研究の概要

In this study, light is used to visualize and manipulate the magnetic domains of emergent magnetic materials with a thickness of only a single or a few atomic layers (atomic-layer magnets), and to investigate the control of their magnetism on an ultrafast time scale.

研究成果の概要

二次元(2D)ファンデルワールス磁性体は、数原子層の厚さでも磁性を示す層状構造を持つ新しい材料である。これらの材料は、数原子層でデバイスに積層できる特性から注目されている。本研究では、2D磁性体の構造、対称性、光物性に注目し、以下の成果を得た。薄層において特異な対称性をもたらす原子スケール構造を解明した。また、従来の磁性体では見られない、2D磁性体での特異な仮想粒子間の相互作用を発見した。さらに、2D磁性体を用い、光の進行方向を反転させた際に材料応答が異なる光学非相反性を制御する方法を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、新興の原子層磁性体の構造、対称性、光学特性に関する重要かつ新たな理解をもたらした。学術的には、この研究で得られた新しい知見は光スピントロニクスと低次元磁性の分野での開拓に基盤を提供していた。また、社会的には、この研究で実現した2D磁性体の新しい機能が、次世代の電子、磁気、光デバイスの開発に貢献していた。

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

    (11件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Giant Modulation of the Second Harmonic Generation by Magnetoelectricity in Two‐Dimensional Multiferroic CuCrP2S62024

    • 著者名/発表者名
      Aoki Shunta、Dong Yu、Wang Ziqian、Huang Xiang S.W.、Itahashi Yuki M.、Ogawa Naoki、Ideue Toshiya、Iwasa Yoshihiro
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: - 号: 21 ページ: 2312781-2312781

    • DOI

      10.1002/adma.202312781

    • 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
  • [雑誌論文] Odd-parity multipole order in the spin-orbit coupled metallic pyrochlore Pb2Re2O7-δ2024

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yuki、Hirai Daigorou、Sagayama Hajime、Kojima Keita、Katayama Naoyuki、Lehmann Jannis、Wang Ziqian、Ogawa Naoki、Takenaka Koshi
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 8 号: 5 ページ: 055001-055001

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.8.055001

    • 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] Real-Space Observation of Ripple-Induced Symmetry Crossover in Ultrathin MnPS<sub>3</sub>2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Ziqian、Gao Meng、Yu Tonghua、Zhou Siyuan、Xu Mingquan、Hirayama Motoaki、Arita Ryotaro、Shiomi Yuki、Zhou Wu、Ogawa Naoki
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 17 号: 3 ページ: 1916-1924

    • DOI

      10.1021/acsnano.2c04995

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Exciton-magnon splitting in the van der Waals antiferromagnet MnPS3 unveiled by second-harmonic generation2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Ziqian、Zhang Xiao-Xiao、Shiomi Yuki、Arima Taka-hisa、Nagaosa Naoto、Tokura Yoshinori、Ogawa Naoki
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 5 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.5.l042032

    • 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
  • [雑誌論文] Emergent zero-field anomalous Hall effect in a reconstructed rutile antiferromagnetic metal2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Meng、Tanaka Katsuhiro、Sakai Shiro、Wang Ziqian、Deng Ke、Lyu Yingjie、Li Cong、Tian Di、Shen Shengchun、Ogawa Naoki、Kanazawa Naoya、Yu Pu、Arita Ryotaro、Kagawa Fumitaka
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 8240-8240

    • DOI

      10.1038/s41467-023-43962-0

    • 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
  • [学会発表] Second harmonic generation from exciton-magnons in van der Waals antiferromagnet MnPS32023

    • 著者名/発表者名
      Ziqian Wang, Yuki Shiomi, Taka-hisa. Arima, Naoto Nagaosa, Yoshinori Tokura, Naoki Ogawa
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Second harmonic generation from exciton-magnons in van der Waals antiferromagnet MnPS32023

    • 著者名/発表者名
      Ziqian Wang, Yuki Shiomi, Taka-Hisa Arima, Naoto Nagaosa, Yoshinori Tokura, Naoki Ogawa
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electronic and magnetic excitations in van der Waals antiferromagnet MnPS3 probed by second-harmonic generation2022

    • 著者名/発表者名
      Ziqian Wang, Yuki Shiomi, Akiko Kikkawa, Yasujiro Taguchi, Taka-Hisa Arima, Naoki Ogawa
    • 学会等名
      The 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Second-harmonic generation by electronic and magnetic excitation in van der Waals antiferromagnet MnPS32022

    • 著者名/発表者名
      Ziqian Wang, Yuki Shiomi, Taka-Hisa Arima, Naoki Ogawa
    • 学会等名
      The 15th Asia Pacific Physics Conference (APPC15)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Second-harmonic generation study of excitations in van der Waals antiferromagnet MnPS32022

    • 著者名/発表者名
      Ziqian Wang, Yuki Shiomi, Taka-Hisa Arima, Naoki Ogawa
    • 学会等名
      JPS 2022 Autumn Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Revealing exciton-magnon correlation in van der Waals antiferromagnet MnPS3 by second harmonic generation spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Ziqian Wang, Yuki Shiomi, Taka-Hisa Arima, Naoto Nagaosa, Yoshinori Tokura, Naoki Ogawa
    • 学会等名
      The 13th TOYOTA RIKEN International Workshop: Integrated Spectroscopy for Strong Electron Correlation - Theory, Computation and Experiment
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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