ディラック-ワイル電子系の磁性と伝導

• 研究課題/領域番号: 26400308
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 野村 健太郎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00455776)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: トポロジカル物質 / ディラック電子 / 磁気輸送現象 / スピントロニクス / ワイル半金属 / 物性理論 / ディラック半金属

研究成果の概要

本計画研究ではトポロジカル絶縁体の表面におけるスピン電気変換やワイル半金属における磁気伝導現象、磁化ダイナミクス、スピントロニクス現象への応用に関する理論的研究を行なった。前半はトポロジカル絶縁体における新奇電磁応答の解析を行い、後半は磁性ワイル半金属におけるスピンテクスチャーの有効理論を構築、磁化ダイナミクス、異方的磁気伝導の理論解析を行なった。さらにトポロジカル超伝導体の表面に現れるマヨラナ粒子とその量子熱ホール効果に着目し、新奇なトポロジカル熱応答の解析を行なった。

研究成果

• [雑誌論文] Anisotropic magnetotransport in Dirac-Weyl magnetic junctions (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuya Ominato, Koji Kobayashi, Kentaro Nomura
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 95 号: 8 ページ: 0853081-6
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.085308
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microscopic derivation of magnon spin current in a topological insulator/ferromagnet heterostructure (2017)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Okuma, Kentaro Nomura
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 95 号: 11 ページ: 115403-115410
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.115403
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crossed responses of spin and orbital magnetism in topological insulators (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Nakai, K. Nomura
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 93 号: 21 ページ: 2144341-8
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.214434
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Universal charge and current on magnetic domain walls in Weyl semimetals (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasufumi Araki, Akihide Yoshida, Kentaro Nomura
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 94 号: 11 ページ: 115312-115312
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.115312
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Voltage-driven magnetization switching and spin pumping in Weyl semimetals (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kurebayashi and K. Nomura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Applied 巻: 6 号: 4 ページ: 044013-044013
  • DOI: 10.1103/physrevapplied.6.044013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin pumping into two-dimensional electron systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Inoue, Gerrit E. W. Bauer, Kentaro Nomura
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 94 号: 20 ページ: 2054281-7
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.205428
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chiral Magnetic Effect and Anomalous Hall Effect in Antiferromagnetic Insulators with Spin-Orbit Coupling (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Sekine, K. Nomura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 116 号: 9
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.096401
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin textures and spin-wave excitations in doped Dirac-Weyl semimetals (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Araki, K. Nomura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 号: 9 ページ: 094438-094438
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.094438
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Charge-Induced Spin Torque in Anomalous Hall Ferromagnets (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nomura, D. Kurebayashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 115 号: 12 ページ: 127201-127201
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.127201
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Weyl semimetal with strong long-range Coulomb interactions (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Sekine, K. Nomura
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 603 ページ: 012017-012017
  • DOI: 10.1088/1742-6596/603/1/012017
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantum thermal Hall effect of Majorana fermions on the surface of superconducting topological insulators (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, A. Yamakage, K. Nomura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 91 号: 19
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.195139
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin-Electricity Conversion Induced by Spin Injection into Topological Insulators (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiomi, K. Nomura, Y. Kajiwara, K. Eto, M. Novak, K. Segawa, Y. Ando and E. Saitoh
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 113 号: 19 ページ: 196601-196601
  • DOI: 10.1103/physrevlett.113.196601
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stability of Multinode Dirac Semimetals against Strong Long-Range Correlations (2014)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Sekine and Kentaro Nomura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.075137
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Axionic Antiferromagnetic Insulator Phase in a Correlated and Spin-Orbit Coupled System (2014)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Sekine and Kentaro Nomura
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 号: 10 ページ: 104709-104709
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.104709
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Weyl Semimetal in the Strong Coulomb Interaction Limit (2014)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Sekine and Kentaro Nomura
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 号: 9 ページ: 094710-094710
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.094710
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Weyl semimetal phase in solid-solution narrow-gap semiconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: Daichi Kurebayashi, Kentaro Nomura
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 号: 6 ページ: 063709-063709
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.063709
  • NAID: 40020091498
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Recent development in Weyl semimetals (2016)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Nomura
  • 学会等名: Topological Science Kick-Off Symposium
  • 発表場所: Keio University
  • 年月日: 2016-03-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Weyl Semimetals for Spintronics (2016)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Nomura
  • 学会等名: KINKEN-KIST joint seminar, Future electronic materials and devices beyond Si
  • 発表場所: Tohoku University
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spin-Electromagnetic Responses in Weyl semimetals (2016)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Nomura
  • 学会等名: International Symposium on Revolutionary Atomic-Layer Materials
  • 発表場所: Tohoku University
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spin-Electromagnetic Responses in Topological Matters (2016)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Nomura
  • 学会等名: Frontier of Quantum Material Science and Nano-Technology
  • 発表場所: University of Tokyo
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ワイル半金属におけるカイラル異常と磁気テクスチャの荷電効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野村健太郎
  • 学会等名: トポロジカル物質科学第２回領域会議
  • 発表場所: 東北大学
  • 招待講演
• [学会発表] トポロジカル物質における電磁結合” 熱場の量子論とその応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野村健太郎
  • 学会等名: 熱場の量子論とその応用
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 招待講演
• [学会発表] ワイル半金属におけるカイラル量子異常と電荷磁化結合 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野村健太郎
  • 学会等名: 第9回物性科学領域横断研究会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-11-13
  • 招待講演
• [学会発表] Chiral anomaly and coupled charge-magnetization excitations in a Weyl semimetal (2015)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Nomura
  • 学会等名: International workshop: Mathematical Approach to Topological Phases in Spintronics
  • 発表場所: Tohoku University
  • 年月日: 2015-10-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ディラック電子系のスピン物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野村健太郎
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] Spintronics in topological materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Nomura
  • 学会等名: Novel Quantum Materials and Systems
  • 発表場所: Lorentz Center, the Netherlands
  • 年月日: 2015-09-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Coupled charge and magnetization in a Weyl semimetal (2015)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Nomura
  • 学会等名: New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics
  • 発表場所: Kashiwa
  • 年月日: 2015-06-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] トポロジカル絶縁体・超伝導体 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野村健太郎
  • 総ページ数: 371
  • 出版者: 丸善出版