弾性的長距離相互作用による競合系の多重安定化機構と光誘起相転移での新奇協力現象

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K03809
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 西野 正理 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主幹研究員 (80391217)
• 研究分担者: 宮下 精二 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (10143372) ; 渡邊 浩 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 助教 (50625316)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 光誘起相転移 / フラストレーション / 電子格子相互作用 / 弾性相互作用 / 長距離相互作用

研究実績の概要

最終年度は、超短パルスレーザー照射によるスピンクロスオーバー系の光誘起ダイナミクスの実験において観察されている、異なる時間スケールで起こる励起相の階段的増加とそれに続く緩和過程の起源の解明に向けたモデル化に取り組んだ。その第一ステップとして、これまでに構築したバイブロニック結合による弾性的長距離力の協力的相互作用モデルを用いて、光励起状態からの熱伝導プロセスをモデル化して、実験で見られる秩序変数の時間発展を定性的に再現することに成功した。そして、その研究成果をまとめ、学術誌に投稿した（審査中）。研究期間全体を通して、弾性的な長距離相互作用が働く系の多段階転移現象と安定・準安定機構に関する理論研究を進めた。平均場近似やモンテカルロ法により秩序変数の温度や外場パラメーター依存性をいくつかの格子で調べ、相図の解析を行った。特に、スイッチングデバイス応用の可能性から最近注目されているCore-Shell複合系の物性に着目し、２種類のスピンクロスオーバー化合物で構成されるCore-Shell系ナノコンポジットのモデルの構築と安定・準安定機構について調べた。そして、低温のlow spin相から高温のhigh spin相への２ステップ転移に関して、複合系が持つ特有のエントロピー効果と界面でのフラストレーション効果のため、単体（一種の）の系では見られない転移の機構があることを見いだした。本研究期間にそれらの成果はレビュー論文として発表した。

研究成果

• [国際共同研究] ベルサイユ大学/レンヌ大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: ベルサイユ大学/レンヌ大学
• [国際共同研究] アレクサンドル・ヨアン・クザ 大学(ルーマニア)
  • 国名: ルーマニア
  • 外国機関名: アレクサンドル・ヨアン・クザ 大学
• [雑誌論文] Strong Coupling of a Gd3+ Multilevel Spin System to an On-Chip Superconducting Resonator (2023)
  • 著者名/発表者名: Franco-Rivera Giovanni、Cochran Josiah、Miyashita Seiji、Bertaina Sylvain、Chiorescu Irinel
  • 雑誌名: Physical Review Applied 巻: 19 ページ: 024067-(1-7)
  • DOI: 10.1103/PhysRevApplied.19.024067
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of terahertz-induced dynamical spin canting in orthoferrite magnon by magnetorefractive probing (2023)
  • 著者名/発表者名: Kurihara Takayuki、Bamba Motoaki、Watanabe Hiroshi、Nakajima Makoto、Suemoto Tohru
  • 雑誌名: Communications Physics 巻: 6 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1038/s42005-023-01167-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Observation of Electronic Structure Modification in the Hidden Order Phase of CeCoSi (2023)
  • 著者名/発表者名: Kimura Shin-ichi、Watanabe Hiroshi、Tatsukawa Shingo、Tanida Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 92 ページ: 043704-(1-5)
  • DOI: 10.7566/JPSJ.92.043704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microscopic origin of coercivity enhancement by dysprosium substitution into neodymium permanent magnets (2022)
  • 著者名/発表者名: Nishino Masamichi、Hayasaka Hiroshi、Miyashita Seiji
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 106 ページ: 054422-(1-10)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.106.054422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase diagram of the dipolar Ising ferromagnet on a kagome lattice (2022)
  • 著者名/発表者名: Hisato Komatsu, Yoshihiko Nonomura, and Masamichi Nishino
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 106 ページ: 014402-(1-9)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.106.014402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microscopic study on the angular dependence of coercivity at zero and finite temperatures (2022)
  • 著者名/発表者名: Hayasaka Hiroshi、Nishino Masamichi、Miyashita Seiji
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 105 ページ: 224414-(1-11)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.105.224414
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finite-temperature properties of extended Nagaoka ferromagnetism: Ordering processes and precursor of a quantum phase transition between itinerant ferromagnetic and Mott antiferromagnetic states (2022)
  • 著者名/発表者名: Onishi Hiroaki、Miyashita Seiji
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 106 ページ: 134436-(1-13)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.106.134436
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin transition materials: Molecular and solid-state (2022)
  • 著者名/発表者名: Boukheddaden Kamel、Miyashita Seiji、Triki Smail
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 132 ページ: 220402～220402
  • DOI: 10.1063/5.0135246
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sustaining Rabi oscillations by using a phase-tunable image drive (2022)
  • 著者名/発表者名: De Raedt Hans、Miyashita Seiji、Michielsen Kristel、Vezin Herve、Bertaina Sylvain、Chiorescu Irinel
  • 雑誌名: The European Physical Journal B 巻: 95 ページ: 158-(1-14)
  • DOI: 10.1140/epjb/s10051-022-00406-w
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Computer Simulations in Materials Science (2023)
  • 著者名/発表者名: Masamichi Nishino
  • 学会等名: Forefront Physics and Mathematics Program to Drive Transformation (FoPM) symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Quantitative estimation of coercive field in permanent magnets using time evolution dynamics simulation (2023)
  • 著者名/発表者名: 西野正理
  • 学会等名: NIMS先端計測シンポジウム2023
• [学会発表] ボルテックス転移の将来 (2023)
  • 著者名/発表者名: 宮下精二
  • 学会等名: 日本物理学会春季大会(2023)
  • 招待講演
• [学会発表] SmSの光誘起相転移ダイナミクス (2023)
  • 著者名/発表者名: 渡邊浩
  • 学会等名: OPICセミナー2023 「ビジネス展開の鍵が潜む世界の光技術動向2023」
  • 招待講演
• [学会発表] Extended Nagaoka Ferromagnetism in Hubbard Model with Particle Bath (2022)
  • 著者名/発表者名: S. Miyashita and H. Onishi,
  • 学会等名: 29th International Conference on Low Temperature Physics
  • 国際学会
• [学会発表] Low Temperature Behavior of Itinerant Ferromagnet Realized in Extended Nagaoka Mechanism (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Onishi and Seiji Miyashita
  • 学会等名: 29th International Conference on Low Temperature Physics
  • 国際学会
• [学会発表] Photo-induced insulator-metal transition on SmS (2022)
  • 著者名/発表者名: H.Watanabe, T. Nakamura, Y. Shibata, K. Yamagami, Y. Hirata, K. Ikeda, Y. Zhang, H. Wadati, K. Imura, H. S. Suzuki, N. K. Sato, S. Kimura
  • 学会等名: LSC2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Carrier-induced insulator-to-metal transition on SmS (2022)
  • 著者名/発表者名: H.Watanabe, S. Tatsukawa, Y. Chen, T. Nakamura, K. Imura, H. S. Suzuki, N. K. Sato, S. Kimura
  • 学会等名: WIRMS2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Coherent terahertz electric field drive of Weyl semimetal Co2Sn2S2 (2022)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe, Ryohei Ikeda, Myung-Hwa Jung, Shin-ichi Kimura
  • 学会等名: LSC2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Collapse of Metastability (2022)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyashita
  • 総ページ数: 270
  • 出版者: Springer
• [備考]
  • URL: https://samurai.nims.go.jp/profiles/nishino_masamichi?locale=ja