磁気スキルミオンによる新奇トポロジカル電荷ダイナミクスの探索

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K14653
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 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: 岡村 嘉大 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20804735)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: スキルミオン / 磁気光学効果

研究成果の概要

スキルミオンのベリー位相効果によって引き起こされる新奇な伝導電子ダイナミクスの解明・開拓を目指し、ひいては新奇光機能性や巨大光学応答の実証を目指した。具体的には、スキルミオン由来の(1)電流誘起磁化（エデルシュタイン効果）、(2)磁気光学ファラデー回転の観測を目指した。前者については再現性のあるデータがとれなかった一方で、後者に関しては、トポロジカルホール効果とよく対応した振る舞いの磁気光学効果が観測された。この磁気光学ファラデー効果はスキルミオン形成に伴うバンド変化によって引き起こされる光学遷移において共鳴的な増大を示し最大20mradを超える巨大偏光回転を実現した。

自由記述の分野

光物性

研究成果の学術的意義や社会的意義

スキルミオンにおけるベリー位相効果は理論的には明快に示されているものの、実験的な実証は容易ではなく、また現象のバリエーションとしても乏しいのが現状である。本研究では、これまで行われてこなかった光学応答の探索を行い、スキルミオンと電子状態が強く相互作用することで初めて生じる光学応答を確立することができた。応用的な観点からみても、磁気光学効果は現代ではアイソレーターの原理として携帯電話などの通信デバイスのキーテクノロジーである。その増強指針においてトポロジカルスピン構造という新しいガイドラインを提案することができた。