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2021 年度 実績報告書

トポロジカル磁性体のダイナミクスに関する理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19F19815
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

永長 直人  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, グループディレクター (60164406)

研究分担者 MASELL JAN  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, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2019-11-08 – 2022-03-31
キーワードskyrmions / micromagnetics / simulations / topology / helimagnetism / spintronics / Nernst effect / scalar spin chirality
研究実績の概要

In my original proposal for the fiscal year 2021, I planned to continue my collaborations on (1)the three-dimensional texture of skyrmions as well as the collaborations on (2)the effects of thermally activated scalar spin chirality on atomic lattices. Moreover, I planned to study the effects of temperature and temperature gradients on the motion of skyrmions, supporting recent experimental results at RIKEN.
On the end of (1), I have worked on various different topics, exploiting the computational power of my modified version of the open source simulation tool MuMax3. I could explain the unusual experimental observations at topological defects in the helical (lamellar) phase of chiral magnets and, in a different project, explain the stability of skyrmions and antiskyrmions in an experimentally mapped out series of various material compositions. Moreover, a work on the current-induced distortion of skyrmions pinned at defects is under review, as well as a work on the electrical and spin currents induced by the motion of a magnetic screw.
Our first work on the large Hall and Nernst effects induced by (2) has also been published and subsequent projects were initiated. However, my program for simulating the thermal Hall effect in such systems is not ready for use yet.
Finally, I also tried the motion of skyrmions in temperature gradient which was described in previous theories which,but failed to explain experimental observations at RIKEN.I corrected small errors in these previous and combined the results with a compensate theory for error, which finally described the experiments.

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。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 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 (9件) (うち国際学会 8件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] NTNU Trondheim(ノルウェー)

    • 国名
      ノルウェー
    • 外国機関名
      NTNU Trondheim
  • [雑誌論文] Doping Control of Magnetic Anisotropy for Stable Antiskyrmion Formation in Schreibersite (Fe,Ni)3P with S4 symmetry2022

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Karube, Licong Peng, Jan Masell, Mamoun Hemmida, Hans-Albrecht Krug von Nidda, Istvan Kezsmarki, Xiuzhen Yu, Yoshinori Tokura, Yasujiro Taguchi
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 34 ページ: 2108770~2108770

    • DOI

      10.1002/adma.202108770

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large Hall and Nernst responses from thermally induced spin chirality in a spin-trimer ferromagnet2021

    • 著者名/発表者名
      Kolincio Kamil K.、Hirschberger Max、Masell Jan、Gao Shang、Kikkawa Akiko、Taguchi Yasujiro、Arima Taka-hisa、Nagaosa Naoto、Tokura Yoshinori
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 ページ: e2023588118

    • DOI

      10.1073/pnas.2023588118

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Real-space observations of 60-nm skyrmion dynamics in an insulating magnet under low heat flow2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Xiuzhen、Kagawa Fumitaka、Seki Shinichiro、Kubota Masashi、Masell Jan、Yasin Fehmi S.、Nakajima Kiyomi、Nakamura Masao、Kawasaki Masashi、Nagaosa Naoto、Tokura Yoshinori
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: 5079-1-6

    • DOI

      10.1038/s41467-021-25291-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Detection of Topological Spin Textures via Nonlinear Magnetic Responses2021

    • 著者名/発表者名
      Stepanova Mariia、Masell Jan、Lysne Erik、Schoenherr Peggy、K?hler Laura、Paulsen Michael、Qaiumzadeh Alireza、Kanazawa Naoya、Rosch Achim、Tokura Yoshinori、Brataas Arne、Garst Markus、Meier Dennis
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 22 ページ: 14~21

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.1c02723

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Helitronics - Electrical manipulation of helimagnetic phases2022

    • 著者名/発表者名
      Jan Masell
    • 学会等名
      MMM/Intermag
    • 国際学会
  • [学会発表] Helitronics, (anti)skyrmions, and going 3d2022

    • 著者名/発表者名
      Jan Masell
    • 学会等名
      AFM workshop, University of Augsburg, Germany
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnetic Skyrmions in a Thermal Gradient: Experimental Observation and Critical Speed-Up2021

    • 著者名/発表者名
      Jan Masell
    • 学会等名
      MRS Spring Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Helices, (anti-)skyrmions, and scalar spin chirality in magnets2021

    • 著者名/発表者名
      Jan Masell
    • 学会等名
      Theory Colloquium, University of Duisburg-Essen, Germany
    • 招待講演
  • [学会発表] Universal energy barriers of large magnetic skyrmions … and more2021

    • 著者名/発表者名
      Jan Masell
    • 学会等名
      Universal energy barriers of large magnetic skyrmions … and more
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Moving Skyrmions with a Small Temperature Gradient2021

    • 著者名/発表者名
      Jan Masell
    • 学会等名
      Around-the-Clock Around-the-Globe Magnetics Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Helitronics and (anti-)skyrmions in magnets with DMI2021

    • 著者名/発表者名
      Jan Masell
    • 学会等名
      DMI-2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Moving Skyrmions with a Small Temperature Gradient2021

    • 著者名/発表者名
      Jan Masell
    • 学会等名
      Meeting of the German Physical Society (DPG)
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-linear magnetic response at topological defects in helimagnetic FeGe2021

    • 著者名/発表者名
      Jan Masell
    • 学会等名
      Meeting of the German Physical Society (DPG)
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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