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本研究では、今まで実験的にほぼ未開拓であったトポロジカル物質の力学応答をスピン物性の観点から明らかにすることを目指し、高品質なトポロジカルナノワイヤ試料の合成を行った。これまでトポロジカル物質研究の主流であった三次元的および二次元的物質試料と異なり、申請者が合成を行っているトポロジカル・ナノワイヤ試料は一次元構造で柔軟性を有するため、トポロジカル物質の力学応答を開拓するのに最適である。試料の曲げによるトポロジカル物性の開拓などを通して、トポロジカル・スピンメカニクス分野の開拓を目指した。
昨年度に引き続き、研究の舞台となる高品質なトポロジカルディラック半金属Cd3As2ナノワイヤの作製と評価を進めた。CVD法における合成条件の改善により、直径500-1000nm程度のナノワイヤ試料の合成に成功した。既にCd3As2組成であることは確認していたが、試料の精密評価として追加で共同研究者による詳細なTEM解析を行い、単結晶として成長していること、結晶構造の同定、およびナノワイヤの成長方位を決定した。昨年度は3つのナノワイヤ試料に対して超伝導マグネットを用いて2Kまでの低温で9Tまで印加し磁気抵抗を測定した結果、表面由来の量子振動を観測した。今年度は共同研究先の回転機構付きの超伝導マグネットを利用し、量子振動の磁場角度依存性を調べ、表面由来であることをサポートする結果を得た。この表面状態由来の量子振動は、ナノワイヤ形状では初の観測である。これまでの研究でスピンメカニクス機能を開拓するにふさわしいトポロジカルナノワイヤ試料が得られ、Physical Review Research誌に報告した。一方、曲げ特性を調べるために曲率を持たせた試料の作製は技術的に難航しており試行錯誤を続けている。
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