Phase ordering dynamics due to multi-order coexistence

多阶共存导致的相序动力学

• 批准号: 22KJ0870
• 负责人: 川原 光滋
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0870/
• 关键词: マルチフェロイクス; ドメインダイナミクス; 自由エネルギー

本研究は、複数の秩序が存在する系における、秩序間の相関による非自明な秩序化ダイナミクスの統一的理解を理論的に得ることを目的とした。そのために、マルチフェロイクス系の物質中に存在するドメイン壁の空間構造やその分裂に伴う欠陥構造の静的および動的な性質を理論計算および数値計算により解明することを目指し、現在までにその静的空間構造の解明に至った。この成果は動的性質解明のための下地になるとともに、マルチフェロイクス系において秩序間の相関に由来する非自明な空間構造が存在することを示したものである。本研究の重要な応用先として、マルチフェロイクス系のドメイン壁を用いた低エネルギー消費なメモリデバイス開発が挙げられるが、ドメイン壁の移動はメモリの読み書き過程に対応する基本的物性であり、その構造や分裂ダイナミクスはデバイスの性能に関わる重要な物性である。具体的には、典型的マルチフェロイクス物質GdFeO3の自由エネルギーモデルを構成し、空間2次元におけるドメイン壁の分裂構造を再急降下法による自由エネルギー最適化によって明らかにした。さらに秩序間の相関の強さによる欠陥構造の変化を系統的に議論した。その結果、トポロジカルな観点からは消滅すると考えられるドメイン壁の分裂構造が、エネルギーの準安定構造として物質中に存在しうること、またその際のドメイン壁同士の接触角が非等方的であり、古典的な力のつり合いの方程式で書けることを示した。特に、接触角の非等方性は複数種のドメイン壁が存在するという、マルチフェロイクス系の特殊性を反映したものである。これらの成果は投稿論文として取りまとめる予定である。

本研究的目的是从理论上获得对由于多阶系统中的阶之间的相关性而产生的非平凡的有序动态的统一理解。为此，我们的目标是通过理论和数值计算阐明多铁材料中磁畴壁的空间结构以及与其分裂相关的缺陷结构的静态和动态特性，从而阐明静态空间结构。这一结果为阐明动态特性奠定了基础，也表明了多铁性系统中有序之间的相关性所衍生的非平凡空间结构的存在。这项研究的一个重要应用是利用多铁性畴壁开发低能耗存储器件，而畴壁的运动是与存储器的读写过程相对应的基本物理特性，而裂变动力学是重要的物理特性。与设备性能相关的属性。具体来说，我们为典型的多铁材料 GdFeO3 构建了自由能模型，并使用 re-swoop 方法通过自由能优化阐明了二维磁壁分裂结构。此外，我们系统地讨论了取决于订单之间相关性强度的缺陷结构的变化。结果，我们发现从拓扑角度来看被认为消失的磁畴壁分裂结构可以作为能量亚稳态结构存在于材料中，并且磁畴壁之间的接触角是各向异性的，结果表明：它可以用经典的力平衡方程来写。特别是，接触角的各向异性反映了多铁性系统的特殊性，其中存在多种类型的畴壁。我们计划将这些结果汇编为提交的论文。