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熱流およびスピン流における多極子輸送現象の理論

公募研究

研究領域J-Physics:多極子伝導系の物理
研究課題/領域番号 16H01082
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
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

森 道康  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究主幹 (30396519)

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
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード熱ホール効果 / フォノンホール効果 / 拡張多極子 / 多極子 / 異常ネルンスト効果 / スピン軌道相互作用 / 物性理論
研究実績の概要

フォノンホール効果は、非磁性絶縁体に温度勾配を与え、それと垂直な方向に磁場を与えたとき、この両者に垂直な方向に温度勾配が現れる現象である。我々は、この現象が大きな全角運動量を持つ重元素によるフォノンの共鳴散乱によることを2014年に示した。その後、2017年にBa3CuSb2O9(BCSO)でフォノンホール効果が報告された。BCSOには、スピン1/2のCuイオンが、蜂の巣状に並んでいるが、大きな全角運動量を持つイオンは含まれていない。これまでの研究で、六角形の中心に付加的なCuイオンの孤立スピンが僅かに存在し、低温での熱伝導率を支配していることが分かっている。本研究では、この孤立スピンがBCSOにおけるフォノンホール効果の鍵であることを示した。BCSOには、電子の時間スケールより遥かにゆっくりとした時間スケールの動的Jahn-Teller歪みがあることが報告されている。この歪みによって、孤立スピンを伴うCu六方晶の伸長が、四重極対称性を有する電荷の再分布をもたらすことを見出した。四極子は、格子歪みに結合することができる。これは、BCSOにおけるスピン-フォノン結合の起源である。このスピン-フォノン結合を通じて、スピンCu六方晶はスピン1/2クラスタによるフォノンのスキュー散乱が可能となる。つまり、孤立スピンを有するCu六方晶の拡張クラスタ多極子こそが、BCSOにおけるフォノンホール効果の起源なのである。このように、BCSOを対象として複数原子に亘る拡張された多極子とフォノンとの結合を評価し、熱流における多極子輸送現象の理論を構築した。

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

    (16件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Magnetic Phase Diagram of Frustrated Spin Ladder2018

    • 著者名/発表者名
      T. Sugimoto, M. Mori, T. Tohyama, and S. Maekawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: -

    • NAID

      120006731607

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Broad line-width of antiferromagnetic spinwave due to electrons correlation2017

    • 著者名/発表者名
      M. Mori
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 86 号: 12 ページ: 124705-124705

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.124705

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Magnetic structure and dispersion relation of the S=1/2 quasi-one-dimensional Ising-like antiferromagnet BaCo2V2O8 in a transverse magnetic field2017

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuda, H. Onishi, A. Okutani, J. Ma, H. Agrawal, T. Hong, D. M. Pajerowski, J. R. D. Copley, K. Okunishi, M. Mori, S. Kimura, and M. Hagiwar
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 号: 2 ページ: 024439-024439

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.024439

    • 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] Magnetization dynamics and its scattering mechanism in thin CoFeB films with interfacial anisotropy2017

    • 著者名/発表者名
      A. Okada, S. He, Bo Gu, S. Kanai, A. Soumyanarayanan, S. T. Lim, M. Tran, M. Mori, S. Maekawa, F. Matsukura, H. Ohno, C. Panagopoulos
    • 雑誌名

      Proceedings of Naional Academy of Science of the United of States of America

      巻: 114 号: 15 ページ: 3815-3820

    • DOI

      10.1073/pnas.1613864114

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] Y3Fe5O12 スピン波と音波・熱流効果2017

    • 著者名/発表者名
      社本真一, 松浦直人,赤津光洋,伊藤孝, 森道康, 梶本亮一,中村充孝,河村聖子, 柴田薫,根本祐一,前川禎通
    • 学会等名
      日本物理学会2017年年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] "Lifetime of magnons in an antiferromanet/correlated-metal bilayer"2017

    • 著者名/発表者名
      M. Mori
    • 学会等名
      Workshop on Antiferromagnetic spintronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "Broad line-width of antiferromagnetic spinwave due to electrons correlation"2017

    • 著者名/発表者名
      M. Mori
    • 学会等名
      Physics of Uranium based Superconductors
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "Thermal Hall effect and multipole"2017

    • 著者名/発表者名
      M. Mori
    • 学会等名
      International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena (J-Physics 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "Lifetime of antiferromagnetic spinwave due to electrons correlation"2017

    • 著者名/発表者名
      M. Mori
    • 学会等名
      The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "Magnon density of states in yttrium iron garnet"2017

    • 著者名/発表者名
      S. Shamoto, M. Akatsu, T. U. Ito, R. Kajimoto, M. Mori, H. Onishi, M. Nakamura, S. Kawamura, K. Shibata, Y. Nemoto, and S. Maekawa
    • 学会等名
      International Conference on Neutron Scattering (ICNS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 「熱ホール効果と拡張多極子」2017

    • 著者名/発表者名
      森道康
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 「Y3Fe5O12のマグノン状態密度と分散」2017

    • 著者名/発表者名
      社本真一,伊藤孝,大西弘明,森道康,松浦直人,赤津光洋,中村充孝,稲村泰弘,樹神克明,河村聖子,根本祐一,柴田薫,前川禎通
    • 学会等名
      日本中性子科学会第17回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多層系銅酸化物における反強磁性スピン波2016

    • 著者名/発表者名
      森 道康
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 重金属と重金属合金のスピンホール効果の理論研究2016

    • 著者名/発表者名
      徐卓, 顧波, 森道康, 前川禎通
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic Phase Diagram of Frustrated Spin Ladder2016

    • 著者名/発表者名
      T. Sugimoto, M. Mori, T. Tohyama, S. Maekawa
    • 学会等名
      The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES)
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2016-05-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lifetime of Antiferromagnetic Magnon in Multilayered Cuprate2016

    • 著者名/発表者名
      M. Mori
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2016)
    • 発表場所
      Ludwigsburg, Germany
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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