偏極中性子実験によるカイラル磁性体の結晶構造と磁性のカイラリティ結合

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25390139
• 研究機関: 一般財団法人総合科学研究機構（総合科学研究センター（総合科学研究室）及び東海事業
• 研究代表者: 大石 一城 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び東海事業, その他部局等, 副主任研究員 (60414611)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 量子ビーム / 磁性 / 磁気構造 / カイラリティ / カイラル磁性体 / 中性子散乱 / 偏極中性子 / 小角散乱

研究実績の概要

本研究では、カイラルな結晶構造を持つ磁性体の結晶構造及びカイラルらせん磁気構造のヘリシティを偏極中性子実験により検出し、結晶構造と磁性のカイラリティの結合を検証することを目的としている。我々は独自の結晶育成手法によりCsCuCl3の結晶構造のカイラリティを単一化することに成功し、本物質の結晶とらせん磁気秩序のカイラリティ結合を検証するため、偏極中性子回折測定を実施してきた。昨年度、J-PARC物質・生命科学実験施設にある中性子小角・広角散乱装置「大観」で実施した偏極中性子回折測定から、右手系結晶において右巻のカイラルらせん磁気秩序の形成を示す結果が得られた。今回、ドイツのFRM-II「POLI」において、右手系結晶及び左手系結晶を用いて3次元偏極解析実験を実施した。入射中性子のスピン偏極方向の反転に伴う磁気衛星反射強度の変化を観測し、CsCuCl3の右手系結晶構造では右巻きのらせん磁気構造、左手系結晶構造では左巻きのらせん磁気構造を形成していることが判明し、結晶とらせん磁気秩序のカイラリティ結合を実験的に観測することに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] Heinz Maier-Leibnitz Zentrum/Julich Center for Neutron Science(Germany)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Heinz Maier-Leibnitz Zentrum/Julich Center for Neutron Science
• [国際共同研究] Paul Sherrer Institut(Switzerland)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: Paul Sherrer Institut
• [雑誌論文] Relation between Crystallographic and Magnetic Chiralities in a Chiral Helimagnet CsCuCl3 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ohishi, Y. Kousaka, E. Proskurina, T. Ogura, A. Koda, J. Akimitsu, K. Inoue
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 036008/1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.8.034006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Uniaxial-stress control of skyrmion phase (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nii, T. Nakajima, A. Kikkawa, Y. Yamasaki, K. Ohishi, J. Suzuki, Y. Taguchi, T. Arima, Y. Tokura and Y. Iwasa
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 ページ: 8539/1-7
  • DOI: 10.1038/ncomms9539
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demonstration Study of Small-Angle Polarized Neutron Scattering Using Polarized 3He Neutron Spin Filter (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Kira, H. Hayashida, H. Iwase, K. Ohishi, J. Suzuki, T. Oku, K. Sakai, K. Hiroi, S. Takata, T. Ino, K. Ohoyama, M. Ohkawara, T. Shinohara, K. Kakurai, K. Aizawa, M. Arai
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 036008/1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.8.036008
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Design and q Resolution of the Small and Wide Angle Neutron Scattering Instrument (TAIKAN) in J-PARC (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takata, J. Suzuki, T. Shinohara, T. Oku, T. Tominaga, K. Ohishi, H. Iwase, T. Nakatani, Y. Inamura, T. Ito, K. Suzuya, K. Aizawa, M. Arai, T. Otomo, M. Sugiyama
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 03620/1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.8.036020
  • 査読あり
• [学会発表] 無機キラル磁性体CsCuCl3のキラルらせん磁気構造の検証 (II) (2016)
  • 著者名/発表者名: 高阪勇輔, 小山珠美, 大石一城, 加倉井和久, V. Hutanu, T. Brueckel, 鈴木淳市, 宮本幸乃, 世良文香, 井上克也, 秋光純
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 無機カイラル磁性体CsCuCl3の磁気秩序状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大石一城, 高阪勇輔, 小山珠美, E. Proskurina, 小椋隆弘, 幸田章宏, 小嶋健児, H. Luetkens, A. Amato, 秋光純, 井上克也
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] カイラル磁性体CsCuCl3の磁気的カイラリティ (2016)
  • 著者名/発表者名: 大石一城, 高阪勇輔, 小山珠美, 加倉井和久, V. Hutanu, T. Brueckel, 宮本幸乃, 世良文香, E. Proskurina, 小椋隆弘, 幸田章宏, 小嶋健児, H. Luetkens, A. Amato, 鈴木淳市, 井上克也, 秋光純
  • 学会等名: 2015年度量子ビームサイエンスフェスタ/第7回MLFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] 中性子散乱及びミュオンスピン回転法による スピンテクスチャの観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大石一城
  • 学会等名: 日本磁気学会第55回化合物新磁性材料専門研究会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2016-03-11
  • 招待講演
• [学会発表] Chirality in CsCuCl3 probed by muon spin rotation and polarized neutron scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Ohishi, Y. Kousaka, T. Koyama, K. Kakurai, V. Hutanu, T. Brueckel, Y. Miyamoto, F. Sera, E. Proskrina, T. Ogura, A. Koda, K. M. Kojima, H. Luetkens, A. Amato, J. Suzuki, K. Inoue, and J. Akimitsu
  • 学会等名: RIKEN-RAL Muon Facility 25-Years Operation Cerebration and Users Meeting
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 2016-02-16
• [学会発表] 無機キラル磁性体CsCuCl3におけるキラルらせん磁性の検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小山 珠美、高阪 勇輔、秋光 純、井上 克也、西原 禎文、大石 一城、鈴木 淳市、加倉井 和久、V. Hutanu、T. Brueckel
  • 学会等名: 日本中性子科学会第15回年会
  • 発表場所: 和光市民文化センター
  • 年月日: 2015-12-10
• [学会発表] MnSiにおける磁気スキルミオン相の一軸応力制御 - J-PARC大観における一軸応力下中性子小角散乱 - (2015)
  • 著者名/発表者名: 中島多朗，新居陽一，吉川明子，山崎裕一，大石一城，鈴木淳市， 田口康二郎、岩佐義宏、十倉好紀、有馬孝尚
  • 学会等名: 日本中性子科学会第15回年会
  • 発表場所: 和光市民文化センター
  • 年月日: 2015-12-05
• [学会発表] 偏極中性子回折 及び ミュオンスピン緩和法によるCsCuCl3のカイラリティの検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大石一城, 高阪勇輔, 小山珠美, 井上克也, 小椋隆弘, E. Proskurina, 秋光純, 鈴木淳市, 幸田章宏, 小嶋健児, 岸根順一郎, 加倉井和久
  • 学会等名: 平成27年度KUR専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究II」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所
  • 年月日: 2015-11-05
• [学会発表] 中性子小角散乱を用いたカイラル磁性体 MnSi の磁気秩序に対する 一軸応力効果の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中島多朗, 新居陽一, 吉川明子, 山崎裕一, 大石一城, 鈴木淳市, 田口康二郎, 岩佐義宏, 十倉好紀, 有馬孝尚
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] CURRENT STATUS OF POLARIZED AND FOCUSED NEUTRON BEAM AT THE SMALL AND WIDE ANGLE NEUTRON SCATTERING INSTRUMENT TAIKAN (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ohishi, J. Suzuki, S. Takata, H. Iwase, T. Shinohara, T. Oku, T. Nakatani, Y. Inamura, T. Ito, H. Kira, T. Morikawa, M. Sahara, T. Hosoya, K. Suzuya, K. Aizawa, M. Arai, T. Otomo, and M. Sugiyama
  • 学会等名: 16th International Conference on Small Angle Scattering (SAS2015)
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2015-09-14
  • 国際学会
• [学会発表] Yusuke Kousaka, Tamami Koyama, Kazuki Ohishi, Jun-ichi Suzuki, Yukino Miyamoto, Ayaka Sera, Yuji Matsumoto, Shigeo Ohara, Haruhiko Hiraka, Katsuya Inoue, and Jun Akimitsu (2015)
  • 著者名/発表者名: Chiral Helimagnetism and Chiral Magnetic Soliton Lattice in Inorganic Chiral Magnetic Materials
  • 学会等名: ECNS2015 VI European Conference on Neutron Scattering
  • 発表場所: Zaragoza, Spain
  • 年月日: 2015-09-01
  • 国際学会
• [学会発表] Relation between crystallographic chirality and spin chirality in chiral helimagnets studied by muon spin rotation (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ohishi, Y. Kousaka, K. Inoue, N. Ikeda, T. Ogura, T. Yoshii, E. Proskurina, J. Akimitsu, J. Suzuki,jj H. Hiraka, A. Koda, K. M. Kojima, J. Kishine
  • 学会等名: 20th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] Chiral helimagnetism in the right-handed and left-handed single crystalline samples of CsCuCl3 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ohishi, Y. Kousaka, E. Proskurina, T. Ogura, J. Akimitsu, K. Inoue, J. Kishine
  • 学会等名: III International Workshop Dzyaloshinskii-Moriya Interraction and Exotic Spin Structure (DMI2015)
  • 発表場所: Pskov, Russia
  • 年月日: 2015-05-27
  • 国際学会