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2023 年度 実績報告書

カイラリティが誘導するフォノン・スピン・フォトン交差結合の理論

研究課題

研究課題/領域番号 21H01032
配分区分補助金
研究機関放送大学

研究代表者

岸根 順一郎  放送大学, 教養学部, 教授 (80290906)

研究分担者 戸川 欣彦  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (00415241)
加藤 雄介  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (20261547)
山本 浩史  分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 教授 (30306534)
佐藤 琢哉  東京工業大学, 理学院, 教授 (40451885)
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) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワードカイラリティ / 対称性 / 時間反転 / スピン / フォノン
研究実績の概要

2023年度は,様々なカイラル効果についての混乱を解消するために,電荷とスピンの自由度を共に含む非局所的電子状態において,カイラリティを定量的に記述する方法を見出した.この分類では,電気トロイダルモノポールG0がカイラリティの尺度として機能する.また,キラル性の概念を,物質だけでなく場や物質-場複合体にも拡張した.これらの整理をもとに,カイラル結晶中のフォノンや,光のカイラリティの意味を明確化することに成功した.この成果は論文としてまとめ,現在Physics Letter誌に投稿中である.また,カイラル結晶中のフォノンが運ぶ角運動量に2種類あること,およびその物理的意味を明らかにした.この成果は,A. Kato, J. Kishinem,Note on Angular Momentum of Phonons in Chiral Crystals, Journal of the Physical Society of Japan 92(2023)075002/1-2および佐藤琢哉,戸川欣彦,楠瀬博明,岸根順一郎「真のカイラルフォノンと角運動量」日本物理学会誌79(2024)123-128で発表済みである.さらに,磁性基板上に置かれたカイラル分子が,真空電磁場の揺らぎ(カシミール効果)によって特定の配向に揃う現象を理論的に見出した.この成果は,A. D. Lyakhov, A. S. Ovchinnikov, I. G. Bostrem, J. Kishine, Rotational symmetry breaking of nuclear motion in the Jahn-Teller molecule due to Casimir-Polder interaction, Physical Review B108,(2023)115429/1-10で発表済みである.以上のように,カイラリティが誘導する様々な新規交差相関現象の理論的解明を進めることができた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

多極子の概念とカイラリティの概念の結合など,当初予期しなかった概念的発見があった.一方で,大きな目標であるカイラリティが誘導するスピン偏極現象(CISS)については,いまだ実験的な状況の整理が不完全なこともあり,理論的な枠組みの提案がやや遅れている.

今後の研究の推進方策

2024年度は本課題の最終年度ということもあり,最終目標であるカイラリティが誘導スピン偏極現象(CISS)の理論的な枠組みの完成に集中する.特に,2024年7月にスウェーデンで開催される当該分野の専門家集団による小規模会合で,まとまった成果を世界に向けて発信できるよう努力中である.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 6件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] 真のカイラルフォノンと角運動量2024

    • 著者名/発表者名
      佐藤琢哉,戸川欣彦,楠瀬博明,岸根順一郎
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 79 ページ: 123-128

    • DOI

      10.11316/butsuri.79.3_123

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rotational symmetry breaking of nuclear motion in the Jahn-Teller molecule due to Casimir-Polder interaction2023

    • 著者名/発表者名
      A. D. Lyakhov, A. S. Ovchinnikov, I. G. Bostrem, J. Kishine
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 108 ページ: 115429/1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.108.115429

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Note on Angular Momentum of Phonons in Chiral Crystals2023

    • 著者名/発表者名
      A. Kato, J. Kishine
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 92 ページ: 075002/1-2

    • DOI

      10.7566/JPSJ.92.075002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic phase diagram of Cr1/3NbS2: SANS study2023

    • 著者名/発表者名
      A. A. Bykov, N. M. Chubova, E. V. Altinbaev, Y. Kousaka, A. S. Ovchinnikov, J. Kishine, S. V. Grigoriev
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 322 ページ: 123951/1-6

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2023.123951

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Generalized Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Chirality-Induced Phenomena in Chiral Crystals2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Togawa, A. S. Ovchinnikov, J. Kishine
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 92 ページ: 081006/1-13

    • DOI

      10.7566/JPSJ.92.081006

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Generalized Dzyaloshinskii Moriya (DM) Interaction and Chirality-Induced Phenomena in Chiral Crystals2024

    • 著者名/発表者名
      J. Kishine
    • 学会等名
      International Conference of Highly Frustracted Magnetsim (IIT Madras, Chennai, India, January 8-13, 2024)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chirality-Induced Phenomena in Chiral Crystals: Magnetic Soliton Lattice and Chiral Phonon2024

    • 著者名/発表者名
      J. Kishine
    • 学会等名
      2024 IoP Seminar Series: Chirality, Topology, and Magnetism in Quantum Systems (the Institute of Physics (IoP), Academia Sinica(AS), Taipei, Republic of China, March 14-18, 2024)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chirality in its shape and motion at quantum levels: A theoretical perspective2024

    • 著者名/発表者名
      J. Kishine
    • 学会等名
      OML workshop “Chirality in its shape and motion at quantum levels” (Gamagori, Aichi, Japan, March 26-28, 2024)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theoretical Approach to Chirality-Induced Spin Selectivity2023

    • 著者名/発表者名
      J. Kishine
    • 学会等名
      International Conference on Superconductivity and Magnetism (Fethie, Turkey, May 4-11, 2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Generalized Dzyaloshinskii-Moriya (DM) Interaction and Chirality-Induced Phenomena in Chiral Crystals2023

    • 著者名/発表者名
      J. Kishine
    • 学会等名
      26th Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography (Melbourune, Australia, August 22-29, 2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the definition of chirality and enantioselective fields - from theoretical point of view -2023

    • 著者名/発表者名
      J. Kishine
    • 学会等名
      MRM2023, A-2: Chirality in materials (Kyoto, Japan, December 11-16, 2023)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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