カゴメ格子反強磁性体におけるマグノンバンドトポロジーの検証

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K14395
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 那波 和宏 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10723215)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: カゴメ格子反強磁性体 / トポロジー / マグノン

研究成果の概要

近年、トポロジーと呼ばれる逆格子空間における波動関数のつながり方の性質の観点からの固体の電子物性の理解が進んでいる。このようなトポロジーの概念は電子のみならずマグノン等のボソン系にも拡張されつつある。本研究ではカゴメ格子反強磁性体ジャロサイトを舞台にマグノンのバンドトポロジーを検証した。単結晶試料を水熱合成法によって育成し中性子非弾性散乱実験を行うことで、Γ点からM点にかけて3本のマグノンモードの分散を観測した。加えてΓ点周りにおける大きな方向依存性及びバンド間での強度分布の反転している様子が観測され、Γ点周りにおいてマグノンがねじれたトポロジーを有していることと合致する結果を得た。

自由記述の分野

磁性

研究成果の学術的意義や社会的意義

非共線磁気構造を持つ反強磁性体に関して非偏極中性子非弾性散乱実験からマグノンのねじれたトポロジーを帯びている兆候をとらえることができた例は研究代表者が知る限り本研究が初めてである。ねじれたトポロジーを生ずる原因は磁性体における副格子自由度とジャロシンスキー守谷相互作用である、電子系におけるスピンと異なる副格子自由度は磁性体を選ぶことで自由に増やしたり減らしたりすることができる。本研究をきっかけに、ねじれたトポロジーを有するマグノン物性の開発が大きく進展すると期待される。