熱ホール測定による量子スピン液体相のスピンカイラリティ研究

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01848
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山下 穣 東京大学, 物性研究所, 准教授 (10464207)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 量子スピン液体 / 熱ホール測定 / 熱輸送測定

研究成果の概要

本研究では絶縁体である量子スピン液体相の素励起を明らかにするため、磁性絶縁体における熱ホール効果の研究から、これまで直接測定が難しかったスピン素励起の持つスピンカイラリティの効果などを明らかにすることを目的とした。
研究期間中にカゴメ格子反強磁性体のCdカペラサイト、磁気スカーミオンが発現する強磁性絶縁体GaV4Se8、キタエフ磁性体の新しい候補物質であるNa2Co2TeO6、反強磁性スカーミオン相が実現する反強磁性体MnSc2S4における熱ホール測定に成功し、絶縁体における熱ホール効果とスピン素励起の持つスピンカイラリティの関係について新しい知見を得ることに成功した。

自由記述の分野

低温物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

磁場によって金属中を流れる電流が曲げられるホール効果と同様の現象が、金属の流れない絶縁体中の熱流に対する熱ホール効果として現れることを系統的に研究し、そのメカニズムの一端を明らかにした。特に、磁気スキルミオンのような磁気構造がうみだす創発磁場が電流だけでなく、熱流にも作用することを明らかにした。これらの成果は固体中のスピン構造が生み出す創発磁場の理解と応用を大きく進展させる結果であると考えている。