キラル物質における対称性の破れと電磁応答

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02923
• 研究機関: 放送大学
• 研究代表者: 岸根 順一郎 放送大学, 教養学部, 教授 (80290906)
• 研究分担者: 戸川 欣彦 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00415241) ; 多々良 源 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (10271529) ; 加藤 雄介 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (20261547) ; 松浦 弘泰 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40596607) ; 福島 孝治 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (80282606)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: カイラリティ / 磁性 / ソリトン格子 / 電磁応答

研究実績の概要

主な出版論文の内容に即して業績を述べる．(1)Optical chirality in gyrotropic media: symmetry approach, 著者名: Proskurin,Ovchinnikov, Nosov, Kishine, NEW JOURNAL OF PHYSICS19,063021(2017年6月）概要：光がカイラリティ（LipkinのZilch）を運ぶことはすでに知られているが，カイラル媒質中でこの理論をどう拡張してよいかは十番解明されていない．この問題に対称性の観点から取り組み，物質中でZilchを構成する一般的枠組みを示した．(2)Functional renormalization-group approach to the Pokrovsky-Talapov model via the modified massive Thirring fermions, 著者名: Nosov, Kishine, Ovchinnikov, Proskurin, PHYSICAL REVIEW B9, 235126(2017年12月) 概要：1軸的ジャロシンスキー・守谷相互作用を持つ2次元XYスピン系において，コスタリッツ・サウレス転移が阻害されることを理論的に示した．(3)Spin-Wave Chirality and Its Manifestations in Antiferromagnets, 著者名: Proskurin, Stamps,Ovchinnikov, Kishine, PHYSICAL REVIEW LETTERS119, 177202(2017年10月）概要：反強磁性マグノンがカイラリティ自由度を運びえることを理論的に示した．とくに論文(2)で展開した光学理論を磁性体に拡張した点が重要である．

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

29年度は申請時点で標榜した「Zilchの基礎理論の構築」をほぼ達成することができた．また，ソリトン格子の電磁応答（ダイナミクス）においても結合振動しダイナミクスの発見など重要な（予期せぬ）発見があった．

今後の研究の推進方策

Aキラル磁性相理解の深化、B量子流の電磁応答、Cキラル物質科学への展開について段階的に理論研究を積み上げることでキラル物質科学という新領域の基盤理論を構築する。理論手法として対称性理論（群論）、多体量子論、場の理論、非平衡統計力学、非線形力学理論など数理解析的方法と量子化学計算、電子状態計算、モンテカルロシミュレーションなど数値・計算物理的手法を縦横に組み合わせる必要がある。このため、これらの手法のエキスパートからなる共同研究チームを結成して要求される広範な手法に対応する。理論物理研究に根差しつつ実験的検証可能性を常に探求し、結晶学、マグネティクス、ドメインエンジニアリング、スピントロニクス、フォトニクス、プラズモニクス、メタマテリアル、超音波工学など周辺分野の知見をキラリティ概念によって架橋、統合して新たな物質科学分野を切り拓く。

研究成果

• [国際共同研究] ウラル連邦大学/ペテルブルク核物理研究所(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: ウラル連邦大学/ペテルブルク核物理研究所
• [国際共同研究] マニトバ大学(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: マニトバ大学
• [国際共同研究] サラゴサ在学(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: サラゴサ在学
• [国際共同研究] グラスゴー大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: グラスゴー大学
• [雑誌論文] Nonlinear magnetic responses at the phase boundaries around helimagnetic and skyrmion lattice phases in MnSi: Evaluation of robustness of noncollinear spin texture (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuruta K.、Mito M.、Deguchi H.、Kishine J.、Kousaka Y.、Akimitsu J.、Inoue K.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.094411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geometrical protection of topological magnetic solitons in microprocessed chiral magnets (2018)
  • 著者名/発表者名: Mito Masaki、Ohsumi Hiroyuki、Tsuruta Kazuki、Kotani Yoshinori、Nakamura Tetsuya、Togawa Yoshihiko、Shinozaki Misako、Kato Yusuke、Kishine Jun-ichiro、Ohe Jun-ichiro、Kousaka Yusuke、Akimitsu Jun、Inoue Katsuya
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.024408
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional renormalization-group approach to the Pokrovsky-Talapov model via the modified massive Thirring fermions (2017)
  • 著者名/発表者名: Nosov P. A.、Kishine Jun-ichiro、Ovchinnikov A. S.、Proskurin I.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.235126
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Energy Landscape of Charge Excitations in the Boundary Region between Dimer?Mott and Charge Ordered States in Molecular Solids (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukuyama Hidetoshi、Kishine Jun-ichiro、Ogata Masao
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 ページ: 123706～123706
  • DOI: 10.7566/JPSJ.86.123706
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tunable Spin Dynamics in Chiral Soliton Lattice (2017)
  • 著者名/発表者名: Tokushuku Kunio、Kishine Jun-ichiro、Ogata Masao
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 ページ: 124701～124701
  • DOI: 10.7566/JPSJ.86.124701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-Wave Chirality and Its Manifestations in Antiferromagnets (2017)
  • 著者名/発表者名: Proskurin Igor、Stamps Robert L.、Ovchinnikov Alexander S.、Kishine Jun-ichiro
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 119 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.177202
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Optical chirality in gyrotropic media: symmetry approach (2017)
  • 著者名/発表者名: Proskurin Igor、Ovchinnikov Alexander S、Nosov Pavel、Kishine Jun-ichiro
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 19 ページ: 063021～063021
  • DOI: 10.1088/1367-2630/aa6acd
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Critical behavior of a monoaxial chiral helimagnet (2017)
  • 著者名/発表者名: Ovchinnikov A. S.、Bostrem I. G.、Sinitsyn Vl. E.、Kishine J.
  • 雑誌名: Theoretical and Mathematical Physics 巻: 191 ページ: 924～938
  • DOI: 10.1134/S0040577917060101
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Chirality in Condensed Matter Magnetism, Optics and Elasticity (2018)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichiro Kishine
  • 学会等名: Winter school on condensed matter physics, St. Petersburg, Russia
  • 招待講演
• [学会発表] 物質科学と Chirality (2018)
  • 著者名/発表者名: 岸根順一郎
  • 学会等名: J-Physics トピカルミーティング「どう創る？：キラル磁性体と拡張多極子」
  • 招待講演
• [学会発表] Chirality-protected phenomena in magnetism and optics (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichiro Kishine, I. Proskurin and A. S. Ovchinnikov
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications (ISAMMA) December 10 - 13, 2017, Novotel Phu Quoc Resort
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spintronic Applications of Mono-axial Chiral Helimagnets (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichiro Kishine
  • 学会等名: Energy Materials Nanotechnology on Quantum
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mono-axial Chirality in Magnetism and Optics Fundamental aspect of optical chirality (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichiro Kishine
  • 学会等名: IV International Workshop Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Exotic Spin Structures
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考]
  • URL: https://researchmap.jp/read0200802/