無機キラル磁性体における不斉単結晶及び不斉膜育成手法の確立

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02642
• 研究機関: 大阪公立大学
• 研究代表者: 高阪 勇輔 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 助教 (60406832)
• 研究分担者: 松浦 弘泰 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40596607)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 結晶育成 / 物性

研究実績の概要

本研究の目的は、無機キラル化合物の結晶学的キラリティの制御可能な無機不斉結晶育成手法を確立し、キラル磁性体の新規キラル物性の観測を行うことである。結晶学的キラリティの制御が困難であることがキラル化合物における研究の最大の障害となっている。令和4年度において以下の研究成果が得られた。
(a) 無機キラル化合物の不斉結晶育成手法の開発
レーザー浮遊帯域炉を用いた浮遊帯域法により無機キラル化合物NbGe2の大型単結晶育成を行い、これまで確立した育成手法を活用することにより不斉単結晶の育成を目指した。得られたNbGe2単結晶を無数の小片に粉砕し、単結晶X線回折測定による絶対構造解析により結晶学的キラリティを評価した。全ての小片における結晶構造キラリティは同一であり、得られた単結晶の結晶学的キラリティは単一である。よって、NbGe2の不斉単結晶育成に成功したと考えられる。
(b) キラル物性の観測
令和3年度に育成に成功したキラル無機化合物NbSi2の右手系及び左手系単結晶のCISS効果を電気計測測定を用いて検出した。得られたI-V特性の傾きは結晶学的キラリティによって正負が異なり、CISS効果によるスピン偏極方向は結晶キラリティの左右の違いに伴って反転することを明らかとした。また、キラルな結晶構造を持つα-quartzについて、熱伝導率の測定実験と適合するように緩和時間を決定し、カイラルフォノンの角運動量生成に関する熱輸送係数の温度依存性を解明した。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Chiral phonons: circularly polarized Raman spectroscopy and ab initio calculations in a chiral crystal tellurium (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishito Kyosuke、Mao Huiling、Kobayashi Kaya、Kousaka Yusuke、Togawa Yoshihiko、Kusunose Hiroaki、Kishine Jun‐ichiro、Satoh Takuya
  • 雑誌名: Chirality 巻: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1002/chir.23544
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soliton locking phenomenon in bulk single crystal of monoaxial chiral magnet MnNb3S6 (2023)
  • 著者名/発表者名: Ohkuma M.、Mito M.、Kousaka Y.、Ohe J.、Akimitsu J.、Kishine J.、Inoue K.
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 122 ページ: 092403/1-6
  • DOI: 10.1063/5.0137379
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic ground state dependent magnetostriction effects on the chiral magnet CrNb3S6 (2023)
  • 著者名/発表者名: Mito Masaki、Tajiri Takayuki、Kousaka Yusuke、Akimitsu Jun、Kishine Jun-ichiro、Inoue Katsuya
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 107 ページ: 054427/1-8
  • DOI: 10.1103/physrevb.107.054427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chirality-selected crystal growth and spin polarization over centimeters of transition metal disilicide crystals (2023)
  • 著者名/発表者名: Kousaka Yusuke、Sayo Taisei、Iwasaki Satoshi、Saki Ryo、Shimada Chiho、Shishido Hiroaki、Togawa Yoshihiko
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 62 ページ: 015506/1-7
  • DOI: 10.35848/1347-4065/aca8e2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Truly chiral phonons in α-HgS (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishito Kyosuke、Mao Huiling、Kousaka Yusuke、Togawa Yoshihiko、Iwasaki Satoshi、Zhang Tiantian、Murakami Shuichi、Kishine Jun-ichiro、Satoh Takuya
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 19 ページ: 35～39
  • DOI: 10.1038/s41567-022-01790-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonequilibrium chiral soliton lattice in the monoaxial chiral magnet MnNb3S6 (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohkuma M.、Mito M.、Deguchi H.、Kousaka Y.、Ohe J.、Akimitsu J.、Kishine J.、Inoue K.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 106 ページ: 104410/1-10
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.106.104410
  • 査読あり
• [雑誌論文] An emergence of chiral helimagnetism or ferromagnetism governed by Cr intercalation in a dichalcogenide CrNb3S6 (2022)
  • 著者名/発表者名: Kousaka Y.、Ogura T.、Jiang J.、Mizutani K.、Iwasaki S.、Akimitsu J.、Togawa Y.
  • 雑誌名: APL Materials 巻: 10 ページ: 090704/1-8
  • DOI: 10.1063/5.0101351
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Collective Resonance Modes in a Chiral Spin Soliton Lattice with Tunable Magnon Dispersion (2022)
  • 著者名/発表者名: Shimamoto Y.、Matsushima Y.、Hasegawa T.、Kousaka Y.、Proskurin I.、Kishine J.、Ovchinnikov A. S.、Goncalves F. J. T.、Togawa Y.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 128 ページ: 247203/1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.247203
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic field and pressure phase diagrams of the triangular-lattice antiferromagnet CsCuCl3 explored via magnetic susceptibility measurements with a proximity-detector oscillator (2022)
  • 著者名/発表者名: Nihongi K.、Kida T.、Narumi Y.、Zaccaro J.、Kousaka Y.、Inoue K.、Kindo K.、Uwatoko Y.、Hagiwara M.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 105 ページ: 184416/1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.105.184416
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observing the orbital angular momentum of Fe and Co in chiral magnet Fe0.75Co0.25Si using soft x-ray magnetic circular dichroism (2022)
  • 著者名/発表者名: Mito M.、Ohkuma M.、Tajiri T.、Kousaka Y.、Akimitsu J.、Inoue K.、Amamiya K.
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 131 ページ: 153902/1-8
  • DOI: 10.1063/5.0086493
  • 査読あり
• [学会発表] GGG基板の磁気熱量効果を用いたSQUID磁束計用冷凍機の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 三川基, 鳴海康雄, 高阪勇輔, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会2023年年次大会
• [学会発表] カイラルフォノンの熱輸送の理論とα-quartz への応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 加藤将貴、松浦弘泰、戸川欣彦、小形正男
  • 学会等名: 日本物理学会2023年年次大会
• [学会発表] 無機キラル化合物における構造キラリティの制御及び検出手法の確立 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高阪勇輔
  • 学会等名: 大阪公立大学 工学研究科 記念シンポジウム
• [学会発表] GGG基板の磁気熱量効果を用いたSQUID磁束計用冷凍機の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 三川基, 鳴海康雄, 高阪勇輔, 萩原政幸
  • 学会等名: 強磁場科学研究会/東北大学金属材料研究所国際ワークショップ「マルチプローブ強磁場測定が解き明かす強相関物性」
• [学会発表] カイラル構造を持つNbSi2の電子構造 (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮本幸治, 天野凌我, Chen Zhang, 佐用大晴, 島田千穂, 高阪勇輔, M. Weinert, 獅子堂達也, 戸川欣彦, 奥田太一
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] キラル磁性体CrTa3S6の微細試料における電気輸送特性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 姜佳良, 高阪勇輔, 水谷圭吾, 島本雄介, 門田健太, 宍戸寛明, 戸川欣彦
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] カイラルフォノンの熱輸送の理論とα-quartz への応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 加藤将貴、松浦弘泰、小形正男
  • 学会等名: キラル物性若手研究会
• [学会発表] カイラルフォノンの熱輸送の理論とα-quartzへの応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 加藤将貴、松浦弘泰、戸川欣彦、小形正男
  • 学会等名: ISSP ワークショップ「カイラル物質科学の新展開」
  • 招待講演
• [学会発表] Theory on transport properties of chiral phonons and its application to α-quartz (2022)
  • 著者名/発表者名: M. Kato, H. Matsuura, and M. Ogata
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Trans-scale Quantum Science
  • 国際学会