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強磁性ワイル半金属のトポロジカルおよび量子効果の開拓とスピントロニクス素子応用

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0035
補助金の研究課題番号 22F32037 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分外国
審査区分 小区分29010:応用物性関連
研究機関東北大学

研究代表者

HAN JIAHAO (2023)  東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (90990135)

受入研究者 深見 俊輔 (2022)  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60704492)
外国人特別研究員 HAN JIAHAO  東北大学, 電気通信研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードMagnetic Weyl semimetal / Chiral-spin structure / Handedness anomaly / Geometric structure / スピントロニクス / ワイル半金属 / ノンコリニア反強磁性
研究開始時の研究の概要

トポロジカル物性を利用した高機能スピントロニクス素子の実現を目指し、ワイル半金属を用いたスピントロニクス素子を作製してその特性を評価する。従来のトポロジカルな性質を持たない強磁性体で構成されるスピントロニクス素子では実現できない機能性を、ワイル半金属の持つトポロジカル物性により実現するための基盤を構築し、かつその応用展開に向けた可能性と課題を明らかにする。

研究実績の概要

Magnetic Weyl semimetals (MWSMs) possess rich interactions between magnetic and electronic structures with non-trivial topology. In a MWSM Mn3Sn with a chiral-spin structure, we demonstrated a characteristic chiral-spin dynamics driven by electric current - the magnetic order parameter, so-called octupole moment, rotates oppositely to the conventional dipole moments. We term this effect as "handedness anomaly", which provides guideline for the coherent control of chiral-spin structures. We also achieved magnetic manipulation of the geometric structure (in other words, "shape") of the electronic states in Mn3Sn-based heterostructures.It sets up a paradigm to design novel electronic devices based on the quantum-mechanical states in MWSMs.

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology/University of California, Riverside(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology/University of California, Riverside(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Room-temperature flexible manipulation of the quantum-metric structure in a topological chiral antiferromagnet2024

    • 著者名/発表者名
      Jiahao Han, Tomohiro Uchimura, Yasufumi Araki, Ju-Young Yoon, Yutaro Takeuchi, Yuta Yamane, Shun Kanai, Jun’ichi Ieda, Hideo Ohno, and Shunsuke Fukami
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: XXX 号: 7 ページ: 1110-1117

    • DOI

      10.1038/s41567-024-02476-2

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Handedness anomaly in a non-collinear antiferromagnet under spin-orbit torque2023

    • 著者名/発表者名
      Ju-Young Yoon, Pengxiang Zhang, Chung-Tao Chou, Yutaro Takeuchi, Tomohiro Uchimura, Justin T. Hou, Jiahao Han, Shun Kanai, Hideo Ohno, Shunsuke Fukami, and Luqiao Liu
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 22 号: 9 ページ: 1106-1113

    • DOI

      10.1038/s41563-023-01620-2

    • 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] Coherent antiferromagnetic spintronics2023

    • 著者名/発表者名
      Han Jiahao、Cheng Ran、Liu Luqiao、Ohno Hideo、Fukami Shunsuke
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 22 号: 6 ページ: 684-695

    • DOI

      10.1038/s41563-023-01492-6

    • 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] Coherent antiferromagnetic spintronics2023

    • 著者名/発表者名
      J. Han、R. Cheng、L. Liu、H. Ohno、S. Fukami
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 22

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Coherent antiferromagnetic spintronics: new opportunities for controlling spin and electronic states of antiferromagnets2024

    • 著者名/発表者名
      Jiahao Han
    • 学会等名
      9th International Conference on Superconductivity and Magnetism
    • 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] Coherent antiferromagnetic spintronics: new opportunities for controlling the magnetic states of antiferromagnets2024

    • 著者名/発表者名
      Jiahao Han
    • 学会等名
      GP-Spin/AIMR Mini Workshop on (Quantum) Magnonics
    • 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] Coherent Antiferromagnetic Spintronics2023

    • 著者名/発表者名
      Jiahao Han
    • 学会等名
      68th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 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] Handedness anomaly in a non-collinear antiferromagnet under spin-orbit torque2023

    • 著者名/発表者名
      Jiahao Han
    • 学会等名
      5th International Workshop on Spintronics Memory and Logic
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 未利用磁石材料の電気的制御で新発見 ~磁気八極子と磁気双極子は電流応答に決定的な差異~

    • URL

      https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2023/08/press20230804-02-spin.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] A new chapter in AFM spintronics is unfolding

    • URL

      https://www.tohoku.ac.jp/en/press/a_new_chapter_in_antiferromagnetic_spintronics_is_unfolding.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 磁石に潜む「電子の宇宙」の室温制御に成功 ~新規量子スピンデバイス実現に繋がる基礎原理に迫る~

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2022-07-28   更新日: 2024-12-25  

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