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クラスター多極子法による準結晶の磁気構造と物性現象の研究

公募研究

研究領域ハイパーマテリアル:補空間が創る新物質科学
研究課題/領域番号 20H05262
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

研究代表者

鈴木 通人  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10596547)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード磁性 / 準結晶 / 対称性 / 群論
研究開始時の研究の概要

近年、準結晶の近似結晶において強磁性・反強磁性秩序の発見が相次いでおり、純粋な準結晶における磁気秩序の発見に向けた研究が盛んに進められている。本研究では、準結晶中の磁気秩序発見に先立って準結晶の磁気構造解析の理論基盤を発展させることで、近似結晶と準結晶で発現する磁気秩序とその秩序が誘起する物性現象の本質的な違いの解明を目指す。特に、研究代表者らが発展させた磁性表現論による理論手法を準結晶に応用することで、準結晶中の磁気構造と物性現象を解析する新しい理論基盤の構築を目指す。

研究実績の概要

本研究の目的は、準結晶を特徴づける対称性と準周期性の観点から、準結晶で発現しうる磁気構造を解析する理論ツールを発展させることで、現在その発見に向けて精力的な研究が行われている準結晶の磁性現象の研究基盤を構築することにある。
今年度は結晶の対称性に適合した磁気構造を求めるための理論として研究代表者が提案したクラスター多極子法を、結晶中で有限の伝搬ベクトルによって特徴づけられるより一般の磁気構造解析理論として拡張し、論文を執筆している(Yanagi et al., arXiv:2201.07361)。また、この理論を準結晶の磁気構造解析理論としてさらに拡張する方法を研究し、その一環として、準結晶に特有の点群対称性のもとで対称化された磁気配列の計算プログラムなどを完成させている。また、これら原子クラスター上の磁気配列からクラスター多極子法を用いて準結晶の適合磁気構造を定義、及び生成する方法を考案し、そのプログラムの開発に取り組んでいる。これらの研究成果は、今後の磁性準結晶の発見とその秩序形態、及び物性を研究する上で重要であり、当新学術領域の領域会議において発表している。
この他、磁性体の輸送現象の研究として、第一原理計算によるワイル磁性体Co3Sn2S2のInドープ効果と異常ホール効果・異常ネルンスト効果の研究、第一原理計算と対称性による磁気構造スクリーニングを用いたCuMnAsの反強磁性秩序相の磁気構造とスピンホール効果の研究を実施し、論文として出版している(Yanagi et al, Phay. Rev. B 103, 205112(2021), Huen et al, Phy. Rev. B 104, 035110(2021))。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] First-principles investigation of magnetic and transport properties in hole-doped shandite compounds Co3InxSn2-xS2InxSn2-xS22021

    • 著者名/発表者名
      Yanagi Yuki、Ikeda Junya、Fujiwara Kohei、Nomura Kentaro、Tsukazaki Atsushi、Suzuki Michi-To
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 20 ページ: 205112-205112

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.205112

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spin and anomalous Hall effects emerging from topological degeneracy in the Dirac fermion system CuMnAs2021

    • 著者名/発表者名
      Huyen Vu Thi Ngoc、Yanagi Yuki、Suzuki Michi-To
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 号: 3 ページ: 035110-035110

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.035110

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Benchmark for Ab Initio Prediction of Magnetic Structures Based on Cluster-Multipole Theory2021

    • 著者名/発表者名
      M.-T. Huebsch、T. Nomoto、M.-T. Suzuki, R.Arita
    • 雑誌名

      Physical Review X

      巻: 11 号: 1 ページ: 011031-011031

    • DOI

      10.1103/physrevx.11.011031

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] クラスター多極子法と電子状態計算による反強磁性体の物性解析2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木通人, 柳有起, 有田亮太郎
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 55 ページ: 561-572

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Magnetic materials design by representation theory & first-principles calculation2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木通人
    • 学会等名
      東京大学物性研究所理論セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 準結晶における対称性適合な磁気構造の生成に向けた研究2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木通人
    • 学会等名
      新学術領域ハイパーマテリアル 第6回領域Web会議
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 磁気対称性の破れとトポロジーが生み出す巨大輸送現象の研究2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木通人
    • 学会等名
      スピントロニクス学術研究基盤と連携ネットワーク拠点 2020年度(令和2年度)年次報告会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Local environment representation of magnetic structure by multipole expansion2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木通人
    • 学会等名
      新学術領域ハイパーマテリアル 第5回領域Web会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic structure analysis for approximants based on cluster multipole theory2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木通人, 柳有起
    • 学会等名
      新学術領域ハイパーマテリアル 第4回領域Web会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 多極子理論とデータ科学の融合による物質設計2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木通人
    • 学会等名
      さきがけ研究領域「理論・実験・計算科学とデータ科学が連携・融合した先進的マテリアルズインフォマティクスのための基盤技術の構築」第10回領域会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] クラスター多極子法による準結晶の磁気構造と物性現象の研究2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木通人
    • 学会等名
      新学術領域ハイパーマテリアル 第3回領域Web会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://www.sc.imr.tohoku.ac.jp/researcher/suzuki/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 理論計算による高効率な磁気構造予測手法の開発に成功

    • URL

      http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2021/02/press20210218-01-theory.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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