磁気渦と反渦の正方格子を世界で初めて観察~さまざまなトポロジカル磁気構造に関する研究を加速~

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2018-12-06 理化学研究所,東京大学

ポイント

理化学研究所(理研)創発物性科学研究センター電子状態マイクロスコピー研究チームの于秀珍(ウ・シュウシン)チームリーダー、強相関物質研究グループの田口康二郎グループディレクター、強相関理論研究グループの永長直人グループディレクター(東京大学大学院工学系研究科教授)と強相関物性研究グループの十倉好紀グループディレクター(同教授)らの共同研究グループ※は、ナノスケール(1~100nm、1nmは10億分の1メートル)の磁気渦構造である「メロン[1]」と反渦構造「アンチメロン[2]」の正方格子の直接観察に世界で初めて成功しました。

本研究成果により、さまざまなトポロジカル[3]磁気構造に関する研究やトポロジー[3]に関連した創発電磁現象[4]の研究が加速されるものと期待できます。

今回、共同研究グループは、室温において「Co8Zn9Mn3(Co:コバルト、Zn:亜鉛、Mn:マンガン)」というらせん磁性体[5]の薄片に微小な外部磁場を加えたところ、磁気渦構造のメロンとその反渦構造であるアンチメロンの正方格子が生成されることをローレンツ電子顕微鏡[6]で観察できました。また、①外部磁場を徐々に大きくすると、メロンとアンチメロンは「スキルミオン[7]」に変化し、その構造は正方格子から三角格子に変わること、②室温で生成されたメロンとアンチメロンの正方格子はスキルミオンの三角格子よりも温度の影響を受けやすいこと、③低温において、安定なスキルミオンの三角格子と異なってメロンとアンチメロンの正方格子は崩壊しやすいことが明らかになりました。

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