新規不斉合成手法に基づくカイラルソリトン格子による新規カイラル磁気抵抗効果の観測

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26400368
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 高阪 勇輔 広島大学, 理学研究科, 特任助教 (60406832)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: キラル磁性体 / キラル磁気構造 / 不斉合成 / DM相互作用

研究実績の概要

本研究の目的は、"無機化合物の結晶構造キラリティ制御可能な合成手法の開発"と"無機キラル磁性体のキラル磁気ソリトン格子の観測及びその新規物性の観測"を行うことである。本研究で得られた主な成果を以下に記す。
(a) 単一結晶キラリティを有する単結晶育成手法の確立
撹拌法で得られた水溶性無機キラル磁性体CsCuCl3のmmオーダーの単一結晶キラリティの単結晶をベースとして、独自の結晶育成法により結晶キラリティを片手に保持したままcmオーダーに大型化することに成功した。また、浮遊帯域法により単一結晶キラリティを有するキラル磁性体TSi (T: 遷移金属) の大型単結晶の育成に成功した。TSi単結晶は、結晶キラリティが片手系に偏るが、物質に寄って偏る結晶キラリティが決まっている。今後は、逆手系の結晶キラリティを有するTSi単結晶の育成を目指す。
(b) 結晶と磁性のキラリティ結合及び磁気抵抗効果の観測
上記の結晶育成手法で得られた単一結晶キラリティを有するCsCuCl3の大型単結晶試料を用いて偏極中性子回折測定を実施した。右手系結晶は右巻きキラルらせん磁気構造、左手系結晶は左巻きキラルらせん磁気構造で有ることを決定した。また、キラル磁性体CrNb3S6を数十マイクロメーターの大きさに加工し、磁場下のキラル磁気ソリトン格子形成に伴う新規磁気抵抗効果を観測した。微小試料内において、磁場印加によりキラル磁気ソリトンの数が変化することに伴う多値的で離散的な磁気抵抗の検出に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Long Periodic Helimagnetic Ordering in CrM3S6 (M = Nb and Ta) (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kousaka, T. Ogura, J. Zhang, P. Miao, S. Lee, S. Torii, T. Kamiyama, J. Campo, K. Inoue, and J. Akimitsu
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 746 ページ: 012061/1-5
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/746/1/012061
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] S = 1/2 Triangular-lattice antiferromagnets Ba3CoSb2O9 and CsCuCl3 － Role of Spin-orbit coupling, Crystalline electric field effect and Dzyaloshinsky-Moriya interaction － (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Sera, Y. Kousaka, J. Akimitsu, M. Sera, T. Kawamata, Y. Koike, and K. Inoue
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 ページ: 214408/1-14
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.94.214408
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Symmetry, structure, and dynamics of mono-axial chiral magnets (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Togawa, Y. Kousaka, K. Inoue, and J. Kishine
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 ページ: 112001/1-37
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.85.112001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chiral Surface Twists and Skyrmion Stability in Nanolayers of Cubic Helimagnets (2016)
  • 著者名/発表者名: A. O. Leonov, Y. Togawa, T. L. Monchesky, A. N. Bogdanov, J. Kishine, Y. Kousaka, M. Miyagawa, T. Koyama, J. Akimitsu, T. Koyama, K. Harada, S. Mori, D. McGrouther, R. Lamb, M. Krajnak, S. McVitie, R. L. Stamps, and K. Inoue
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 117 ページ: 087202/1-5
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.087202
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Size Dependence of Discrete Change in Magnetization in Single Crystal of Chiral Magnet Cr1/3NbS2 (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Tsuruta, M. Mito, Y. Kousaka, J. Akimitsu, J. Kishine, Y. Togawa, and K. Inoue
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 120 ページ: 143901/1-5
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1063/1.4964427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Understanding the H－T phase diagram of the monoaxial helimagnet (2016)
  • 著者名/発表者名: V. Laliena, J. Campo, Y. Kousaka
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 ページ: 094439/1-9
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.94.094439
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] CrNb3S6における磁気共鳴のサイズ依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 島本雄介, 十河忠幸, Francisco Goncalves, 吉澤大智, 萩原政幸, Robert Stamps, 高阪勇輔, 秋光純, 西原禎文, 井上克也, I. G. Bostrem, Vl. E. Sinitsyn, A. S. Ovchinnikov, 岸根順一郎, 戸川欣彦
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] S=1/2三角格子反強磁性体Ba3CoSb2O9とCsCuCl3のac面内磁場方向依存磁気相図 (2017)
  • 著者名/発表者名: 世良文香, 高阪勇輔, 秋光純, 世良正文, 井上克也, 川股隆行, 小池洋二
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] 三角格子反強磁性体CsCuCl3の圧力下THz-ESR測定II (2017)
  • 著者名/発表者名: 大木瑛登, 櫻井敬博, 平尾祐樹, 大久保晋, 太田仁, 上床美也, 田中秀数, 世良文香, 高阪勇輔, 秋光純, 世良正文, 井上克也
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] CrNb3S6におけるキラルソリトンの液相－気相クロスオーバー (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉澤大智, 高阪勇輔, 岸根順一郎, 戸川欣彦, 美藤正樹, 井上克也, 秋光純, 中野岳仁, 野末泰夫, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] マイクロ波領域におけるCsCuCl3の磁気キラル二色性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中川直己, 阿部伸行, 木村尚次郎, J. Zaccarro, I. Gautier-Luneau, D. Luneau, 高阪勇輔, 井上克也, 秋光純, 有馬孝尚
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] 三方晶DyNi3Ga9の中性子散乱 (2017)
  • 著者名/発表者名: 二宮博樹, 松本裕司, 茂吉武人, 中尾朗子, 高阪勇輔, 大原繁男
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] Homo-chiral crystal growth and chiral helimagnetism in CsCuCl3 (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kousaka, T. Koyama, K. Ohishi, K. Kakurai, V. Hutanu, T. Brueckel, J. Campo, J. Suzuki, Y. Miyamoto, A. Sera, K. Inoue, and J. Akimitsu
  • 学会等名: Joint Workshop JCNS and Flipper 2016
  • 発表場所: Tutzing (Germany)
  • 年月日: 2016-10-03 – 2016-10-07
  • 国際学会
• [学会発表] CsCuCl3の磁気キラル二色性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中川直己, 阿部伸行, 豊田新悟, 木村尚次郎, Julien Zaccaro, Isabelle Gautier-Luneau, Dominique Luneau, 高阪勇輔, 井上克也, 秋光純, 有馬孝尚
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] キラル磁性体CrNb3S6単結晶における磁気トルク信号の角度依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 米村潤一朗, 木田孝則, 吉澤大智, 高阪勇輔, 秋光純, 西原禎文, 井上克也, 岸根順一郎, 萩原政幸, 戸川欣彦
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] 三角格子反強磁性体CsCuCl3の圧力下THz-ESR測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 櫻井敬博, 大木瑛登, 平尾祐樹, 大久保晋, 太田仁, 上床美也, 田中秀数, 世良文香, 高阪勇輔, 秋光純, 世良正文, 井上克也
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] キラル磁性体Yb(Ni,Cu)3Al9の中性子回折測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高阪勇輔, 二宮博樹, 松本裕司, 大原繁男, 大石一城, 鈴木淳市, 井上克也, 秋光純
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] S=1/2三角格子反強磁性体Ba3CoSb2O9とCsCuCl3の異なる磁気挙動とその起源 (2016)
  • 著者名/発表者名: 世良文香, 高阪勇輔, 秋光純, 世良正文, 井上克也, 川股隆行, 小池洋二
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] キラルソリトン格子磁気共鳴の磁場依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 十河忠幸, Francisco Goncalves, 吉澤大智, 萩原政幸, Robert Stamps, 高阪勇輔, 秋光純, 西原禎文, 井上克也, I. G. Bostrem, Vl. E. Sinitsyn, A. S. Ovchinnikov, 岸根順一郎, 戸川欣彦
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] Polarized Neutron Diffraction Studies in Inorganic Chiral Magnets (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kousaka, T. Koyama, K. Ohishi, K. Kakurai, V. Hutanu, T. Brueckel, J. Suzuki, H. Ninomiya, Y. Matsumoto, S. Ohara, Y. Miyamoto, A. Sera, K. Inoue and J. Akimitsu
  • 学会等名: ICMM2016 Satellite Meeting New frontier of multi-functional magnets (NFM2016)
  • 発表場所: Hiroshima City Bunka Kouryu Kaikan (Hiroshima)
  • 年月日: 2016-09-11 – 2016-09-11
  • 国際学会 / 招待講演