研究課題
本研究では未知の凝縮相である量子スピン液体に対して熱ホール効果の探索を行い、そのスピン励起の熱ホール効果の測定から、スピン素励起の持つスピンカイラリティなどの、これまで測定できなかった物理量を明らかにすることを目的としている。今年度は昨年度から引き続いて行っていた磁気スカーミオン相が実現している絶縁体GaV4Se8の熱ホール測定に関して、磁場中冷却の効果の検証を行った。その結果、構造相転移温度を横切る際に磁場を印可することでこの物質中に形成されるスカーミオン相の体積が増加することが磁化測定から判明した。さらに、同じ状況下での熱ホール測定からスカーミオン相で現れる熱ホール信号の大きさも増加することが分かった。加えて、縦熱伝導率で観測されていた変化もスカーミオン相由来の効果とそれ以外の効果が明瞭に分かれて測定していることが分かった。これらは磁気スカーミオン相における熱輸送現象の詳細を明らかにするための重要な知見であると考えている。これに加えて、反強磁性スカーミオン相が実現していると考えられている反強磁性体MnSc2S4における熱ホール測定も行った。希釈冷凍機温度における熱ホール測定から、中性子による先行研究で提案された磁気スカーミオン相において有限の熱ホール効果が観測されることが分かった。この実験結果は反強磁性スカーミオンがつくる創発磁場の効果を初めて観測した結果である可能性があると考えている。理論グループとの共同研究によってその磁場依存性の詳細を研究することで、この熱ホール効果の起源について明らかにできると期待している。
1: 当初の計画以上に進展している
GaV4Se8における磁気スカーミオンによる創発磁場による熱ホール効果に加えて、反強磁性スカーミオンでもその熱ホール効果を観測することに成功した。これは本研究の主題であるスピンカイラリティの熱ホール効果の一例であるといえ、大きな成果であると考えている。
MnScS4における熱ホール効果の観測は反強磁性スカーミオンにおける創発磁場の効果を初めて観測した可能性があり、この起源を明らかにする。また、キタエフ磁性体の新しい候補物質における熱ホール効果や、カイラル超伝導体の候補物質における熱ホール効果の観測に挑戦する。
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すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件) 備考 (2件)
Physical Review Research
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https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=14020
https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=14164
