2022 年度研究成果報告書

非相反フォノン流の巨大化とその逆効果の開拓

研究課題

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研究課題/領域番号	20K03828
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
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	東北大学
研究代表者	新居陽一東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80708488)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	フォノン / 非相反性 / トポロジー / 対称性の破れ
研究成果の概要	フォノンの非相反物性に関連して4つの成果を得た。①キラル磁性体MnSiにおいてフォノン版ラシュバ分裂が生じていることを明らかにした。一方、磁場効果は観測されず小さなものであることが分かった。②表面弾性波をもちいて強磁性Niの磁化を選択的に制御できることを明らかにした。③巨大な磁気弾性結合を示すTb2Ti2O7の超音波・磁歪測定から低温の四極子秩序温度よりずっと高温から四極子相関が存在していることを明らかにした。④ナノスケールの人工フォノニック結晶を作成しGHz領域におけるトポロジカル音波状態を実現し、エッジ状態を直接観測した。
自由記述の分野	物性物理（実験）
研究成果の学術的意義や社会的意義	数年間大きく発展してきた非相反研究分野であるが、本研究ではフォノンに焦点をあて研究を推し進めることで、主に電子系で発展してきたスピン軌道物性の類似現象が、フォノンにおいても生じていることを明らかにした。特にフォノンによる磁化制御やフォノンバンド分裂などは、対称性の破れと角運動量自由度が結びつくことを示した実験例であり、これを一つの契機としてより多くの新現象開拓へと発展する可能性がある。またトポロジカル表面弾性波の実現は、表面弾性波デバイスや量子トランスデューサなど関連する応用分野へ貢献する可能性もある。