2016 Fiscal Year Annual Research Report
Emergent magnetic monopoles and their dynamics in solids
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15H05456
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
金澤 直也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (10734593)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トポロジー / 強相関電子系 / 物性実験 / キラル磁性体 / モノポール / スピンエレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヘッジホッグと呼ばれる3次元トポロジカルスピン構造を実現し、実空間におけるベリー位相の効果から、固体中に実効的なモノポール場を創成する。また、モノポール場に起因した電磁気応答を観測することが本研究の目的である。特にモノポール場の動的特性に注目し、固有の物性を探索・制御し、特有の機能創出へ繋げる。
昨年度までに、ヘッジホッグ格子磁気構造の直接観測、モノポール場のダイナミクスに由来した電気伝導や弾性特性の異常な振舞いの検出、モノポール流の存在の理論的予測、元素ドーピングによる一連の関連物質の合成によるトポロジカルな磁気構造の発現条件の提唱といった本研究計画の大枠を達成できた。
その結果を踏まえ本年度は、モノポール場の制御とダイナミクスを利用した機能創成に取組んだ。具体的には磁気異方性を薄膜作製によって変調し、次元性の異なるトポロジカル磁気構造の形成することに成功した。特に中性子回折法によってその直接観測に成功し、強烈な動的特性を示すモノポールの対消滅過程を引き起こす磁場の大きさを磁気異方性によってコントロールできることを明らかにした。
さらに、対消滅過程に伴い大きな熱電効果が誘起される可能性を実験的に示し、熱エネルギー利用という機能開拓を提唱できた。
本研究課題において得られた結果は、学会発表や論文出版で情報発信でき、特に本年度掲載された論文は4報ある(内2報が今年度得られた成果、2報が昨年度得られた成果)。トポロジカルスピン構造を用いた創発電磁場の学理に新たな裾野を広げることが出来た。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Direct observation of anisotropic magnetic field response of the spin helix in FeGe thin films2016
Author(s)
N. Kanazawa, J. S. White, H. M. Ronnow, C. D. Dewhurst, Y. Fujishiro, A. Tsukazaki, Y. Kozuka, M. Kawasaki, M. Ichikawa, F. Kagawa, and Y. Tokura
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 94
Pages: 184432-1-7
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Local dynamics of topological magnetic defects in the itinerant helimagnet FeGe2016
Author(s)
A. Dussaux, P. Schoenherr, K. Koumpouras, J. Chico, K. Chang, L. Lorenzelli, N. Kanazawa, Y. Tokura, M. Garst, A. Bergman, C. L. Degen, and D. Meier
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 7
Pages: 12430-1-9
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] MnGe薄膜におけるトポロジカルスピン構造への磁気異方性の効果2017
Author(s)
金澤直也, Jonathan White, Henrik Ronnow, Charles Dewhurst, 塚﨑敦, 小塚裕介, 川﨑雅司, 市川昌和, 賀川史敬, 十倉好紀
Organizer
日本物理学会第72回年次大会
Place of Presentation
大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-20
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