2019 年度研究成果報告書

スカーミオン格子相におけるトポロジカルマグノンの探索

研究課題

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研究課題/領域番号	17K18744
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
研究分野	物性物理およびその関連分野
研究機関	東北大学
研究代表者	佐藤卓東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70354214)
研究期間 (年度)	2017-06-30 – 2020-03-31
キーワード	magnetic skyrmion / neutron scattering / small angle scattering / inelastic scattering / topological magnon
研究成果の概要	磁性体中のトポロジカルなスピンテクスチャーである磁気スカーミオン格子中では、磁気モーメントの集団運動であるマグノンがトポロジカルなバンドを形成することが理論的に予想されていた。本研究で我々はこのトポロジカルマグノンバンドの探索に挑戦した。最初に、Mn(Si,Ge)等の混晶系における物性パラメータの置換濃度依存性を調べトポロジカルマグノンバンド観測に適した系を確定した。続いて、中性子非弾性散乱を行いスカーミオン格子相に特徴的なエネルギー方向にブロードな磁気励起を観測した。この結果は理論予想とは異なるが、有限温度の磁気ダイナミクス計算を行うことにより幅の広がりが温度効果であることが示唆された。
自由記述の分野	磁性・中性子散乱
研究成果の学術的意義や社会的意義	磁性体中に形成される磁気スカーミオンはその非自明なトポロジーに起因して外乱から保護された構造であると考えられるため、基礎科学の側面からだけでなく、スピントロニクス応用の観点からも興味が持たれている。本研究で我々は磁気スカーミオン中の準粒子マグノン（磁気モーメントの集団運動）に対してトポロジカルバンド形成の検証を行った。結果は予想されたものとは異なっていたが、磁気スカーミオン格子における有限温度のミクロな磁気ダイナミクスを明らかにしたという意味で基礎科学的に意義があると考える。