2018 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamical response of augmented multipoles
| Project Area | J-Physics: Physics of conductive multipole systems |
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| Project/Area Number |
15H05885
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
網塚 浩 北海道大学, 理学研究院, 教授 (40212576)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
楠瀬 博明 明治大学, 理工学部, 専任教授 (00292201)
藤 秀樹 神戸大学, 理学研究科, 教授 (60295467)
高阪 勇輔 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任助教 (60406832)
中尾 裕則 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (70321536)
御領 潤 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (70365013)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 多極子伝導系 / 拡張多極子 / 強相関電子系 / 奇パリティ多極子 / トロイダル秩序 / パリティの自発的破れ / カイラリティ / 物質開発 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画では、複数の原子サイトにまたがって構成される「拡張された多極子」による秩序状態とダイナミクスを実験・理論の両面から解明し、新たな物質機能を開拓することを目指している。前年度に引き続き、奇パリティ多極子系の典型物質と目されているUNi4Bについて、電流誘起磁化の観測結果から予想される磁気構造と結晶構造の対称性を共鳴・非共鳴X線回折および中性子回折実験を用いて精密に調べた結果、新たな回折ピークが見いだされ、少なくとも低温秩序相において従来報告されている磁気・結晶構造より低対称化していることが明らかとなった。また、単結晶を用いたNMR測定が進展し、磁気・結晶構造に関する相補的な情報が得られると同時に、磁気揺らぎの詳細が明らかになりつつある。関連するCe系化合物についても詳細な電流誘起磁化測定を行い、電気磁気テンソルを定量的に求める研究が進んでいる。また、これらに並行して、共鳴軟X線散乱とX線回折顕微法を組み合わせた奇パリティ多極子相のイメージング手法の開発並びにパリティ混成軌道の直接観測手法の開拓も進展している。本領域で整備したレーザー加熱浮遊帯溶融炉を用いて作成に成功したカイラル磁性体の大型単結晶について中性子散乱実験を行い、結晶構造と磁気構造の持つカイラリティに相関があることを示した。また、領域内連携によりEu系に発現するスキルミオン状態の微視的同定を行った。理論研究では、実空間および波数空間における拡張多極子の微視的定式化と点群に基づく対称性と機能の分類を完成させた。また、ハニカム構造やジグザグ構造を持つ具体的な対象について、拡張多極子による交差相関現象の分析と予想が行われた。また、局所反転対称性を破る構造を有する金属に発現する、カイラルd波超伝導状態や磁場誘起のトポロジカル相に関する理論構築が進展した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
おおむね計画通りに研究は進んでいる。特に、局所混成型・クラスター型・波数表示型を網羅する形で拡張多極子の微視的定式化と対称性による分類が完成したことは、本領域が構築を目指す新しい学理を具体化した重要な成果として位置づけられる。電流誘起磁化の交差相関については、幾つかの系について電気磁気テンソルの全成分を議論する段階に進むとともに、本計画研究以外の研究グループによって新たな系での発現が見つかり、研究の拡大が見られる。また、本計画研究の重要な研究協力者である博士研究員および博士課程学生のキャリア形成も順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までの研究を継続して推進し完成させるとともに、いくつか新たな研究にも着手する。UNi4B、 CeRh2Si2、Ce(Ru,Rh)2Al10の電気磁気テンソルについて、電流密度の温度変化による影響を評価して精密化する。また、結晶構造および磁気構造を放射光X線共鳴・非共鳴散乱および中性子散乱、NMR、NQR等を用いて同定し、これらの系で観測される電気磁気応答の起源を解明する。UCu5In、UIr2Ge2等、Uのジグザグ構造を内包する系の良質単結晶を作成して電気磁気効果を調べ、磁気トロイダル物質の典型例を確立する。共鳴軟X線コヒーレント回折イメージング手法の開発を進め、カイラル磁性体およびスキルミオン系のドメイン挙動の観測と制御を目指す。A01、B01と連携し、カイラルやジグザグ構造を内包する奇パリティ伝導系を開発し、超伝導特性を含む量子伝導異常や揺らぎを調べる。レーザーFZ炉およびロータリーキルン炉を用いて自然界では生成不可能とされる逆手系結晶構造を有する無機カイラル磁性体の生成方法ならびに放射光X線による構造解析手法の改良を行う。拡張多極子の概念を用いた第一原理磁気データベース構築と非対角物性予測に関する理論を進展させる。異方性超伝導体のフィードバック構築に関して、多軌道構造など現実の系におけるより豊富な電子の内部自由度を反映させた形へと一般化する。また、時間反転対称性を破る多極子秩序に関するカー効果や多極子秩序に対するフィードバック効果についての理論構築をさらに進める。
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Research Products
(34 results)
