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原子層における次元性と対称性を用いた物質設計

公募研究

研究領域原子層科学
研究課題/領域番号 16H00924
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学 (2017)
国立研究開発法人理化学研究所 (2016)

研究代表者

是常 隆  東北大学, 理学研究科, 准教授 (90391953)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017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)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード第一原理計算 / 原子層 / ジャロシンスキー守谷相互作用 / 物性理論
研究実績の概要

本研究の目的は、原子層を用いることによる対称性の変化や次元性の変化を活用した新たな物質設計、物性制御を目指すものである。前年度は、その成果の一つとして、反転対称性に着目し、強磁性体において反転対称性の破れに伴うジャロシンスキー守谷相互作用について研究を行い、その相互作用の大きさがスピン流で表されるという結果を得、その手法の実装と実際の物質への適用を行った。そこで、本年度は、まず、その手法とこれまでに知られている手法の比較、検討を行い、スピン流を用いた手法の妥当性や適用条件を確認し、その結果をレビュー論文および日本語の解説記事にまとめた。次に、本年度報告された強磁性原子層物質に対して、本手法の適用を行った。対象とした物質は原子層1層にしても反転対称性は維持されるが、原子層の場合、様々な方法で反転対称性を破ることができる。実際に、原子の置き換えや、基盤の上に置く、さらには電場をかける、といった状況を想定して計算を行った。その結果、反転対称性を破ることで確かにジャロシンスキー守谷相互作用が生じることが明らかになった。ジャロシンスキー守谷相互作用は磁性を制御する上で、重要な相互作用として注目されているが、その定量的な大きさや符号、どういうときに大きくなるのか、ということについてはまだ分かっていないことが多い。本研究のように電場等で人為的にその大きさを制御し、理論と実験を比較することができれば、今後ジャロシンスキー守谷相互作用の理解がより一層深まることが期待される。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] First-Principles Evaluation of the Dzyaloshinskii-Moriya Interaction2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Koretsune, Toru Kikuchi and Ryotaro Arita
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 4 ページ: 041011-041011

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.041011

    • NAID

      210000134764

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient method to calculate the electron-phonon coupling constant and superconducting transition temperature2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Koretsune, and Ryotaro Arita
    • 雑誌名

      Computer Physics Communications

      巻: 220 ページ: 239-242

    • DOI

      10.1016/j.cpc.2017.07.011

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Weak phonon-mediated pairing in BiS2 superconductor from first principles2017

    • 著者名/発表者名
      Corentin Morice, Ryosuke Akashi, Takashi Koretsune, Siddharth S. Saxena, and Ryotaro Arita
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 95 号: 18 ページ: 180505-180505

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.180505

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cluster multipole theory for anomalous Hall effect in antiferromagnets2017

    • 著者名/発表者名
      M.-T. Suzuki, T. Koretsune, M. Ochi, R. Arita
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 95 号: 9

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.094406

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Two-dimensional metallic NbS2: growth, optical identification and transport properties2016

    • 著者名/発表者名
      Sihan Zhao, Takato Hotta, Takashi Koretsune, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Katsuaki Sugawara, Takashi Takahashi, Hisanori Shinohara & Ryo Kitaura
    • 雑誌名

      2D Materials

      巻: 3 号: 2 ページ: 025027-025027

    • DOI

      10.1088/2053-1583/3/2/025027

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dzyaloshinskii-Moriya interaction as a consequence of a Doppler shift due to spin-orbit-induced intrinsic spin current2016

    • 著者名/発表者名
      Toru Kikuchi, Takashi Koretsune, Ryotaro Arita, Gen Tatara
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 116 号: 24 ページ: 247201-247201

    • DOI

      10.1103/physrevlett.116.247201

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cationic pi-stacking columns of coronene molecules with fully charged and charge-disproportionated states2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshida, K. Isomura, M. Maesato, T. Koretsune, Y. Nakano, H. Yamochi, H. Kishida and G. Saito
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 16 号: 10 ページ: 5994-6000

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.6b01039

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gate-Tuned Thermoelectric Power in Black Phosphorus2016

    • 著者名/発表者名
      Yu Saito, Takahiko Iizuka, Takashi Koretsune, Ryotaro Arita, Sunao Shimizu, Yoshihiro Iwasa
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 16 号: 8 ページ: 4819-4824

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.6b00999

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] First-principles study of Dzyaloshinskii-Moriya interaction for bulk and interface systems2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Koretsune
    • 学会等名
      CEMS Topical Meeting on Emergent 2D Materials 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] First-principles calculation of Dzyaloshinskii-Moriya interaction2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Koretsune
    • 学会等名
      International Workshop on Computational Science 2017
    • 発表場所
      Kanazawa University, Kanazawa, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] First-principles study of Dzyaloshinskii-Moriya interaction2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Koretsune
    • 学会等名
      EU-JAPAN Workshop on Computational Materials Design and Realization for Spintronics, Moltronics, Quantronics, Superconductivity and Topotronics
    • 発表場所
      Julich, Germany
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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