スピン四量体で初めてマグノンのボース−アインシュタイン凝縮を発見 ―スキルミオン物質に潜む未知の超強磁場物性を明らかに―

2026-02-24 静岡大学

静岡大学の野村肇宏講師らは、スキルミオン物質Cu2OSeO3において、超強磁場下でマグノンのボース−アインシュタイン凝縮(BEC)を初めてスピン四量体で実証した。東京大学物性研究所の電磁濃縮法による最大級磁場を用い、磁化飽和直前(180〜300テスラ)でドーム状異常を観測。理論解析により、励起状態S=2の安定化に伴うマグノン凝縮相と解明した。従来はスピン二量体物質で研究されてきたが、本成果はBECの普遍性を示し、強磁場下の新奇量子相や電気分極発現の理解を前進させる。成果はPhysical Review Lettersに掲載。

スピン四量体で初めてマグノンのボース−アインシュタイン凝縮を発見 ―スキルミオン物質に潜む未知の超強磁場物性を明らかに―

<関連情報>

スカイミオン絶縁体における五重項凝縮Cu2⁢OSeO3超高磁場において Quintuplet Condensation in the Skyrmionic Insulator Cu2⁢OSeO3 at Ultrahigh Magnetic Fields

T. Nomura, I. Rousochatzakis, O. Janson, M. Gen, X.-G. Zhou, Y. Ishii, S. Seki Y. Kohama, and Y. H. Matsuda
Physical Review Letters  Published: 19 February, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/b6gt-w5xy

Abstract

We report ultrahigh magnetic field Faraday rotation results on the chiral helimagnet Cu2⁢OSeO3, the first Mott insulator showing skyrmion lattice phases and a linear magnetoelectric effect. Between 180 and 300 T, we find signatures of a Bose-Einstein condensation of magnons, which can be described as a canted XY ferrimagnet. Because of the magnetoelectric coupling, the transverse magnetic order of the individual Cu2+ spins is accompanied by a characteristic domelike electric polarization which is crucial for the observation of the condensate via the Faraday rotation effect.

1701物理及び化学
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