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。

这项研究旨在从理论上获得对存在多个订单的系统中订单之间相关性导致的非平凡排序动力学的统一理解。为此，我们旨在阐明多重材料中存在的域壁的空间结构以及通过理论和数值计算与其分裂相关的缺陷结构的静态和动态特性，并已经了解迄今为止的静态空间结构。该结果为阐明动态属性提供了基础，并证明了从多率系统中订单之间的相关性得出的非平凡空间结构的存在。这项研究的一个重要应用是使用多率域壁开发低能消耗存储器。域壁的运动是与内存读取和写作过程相对应的基本物理属性，其结构和分裂动态是与设备性能相关的重要物理属性。具体而言，我们为典型的多性材料GDFEO3构建了一个自由能模型，并通过使用重新降低的方法来揭示了空间二维空间中域壁的分裂结构。此外，由于系统之间的相关性强度而导致缺陷结构的变化进行了系统地讨论。结果表明，从拓扑角度来看，域壁的划分结构可以作为能量亚稳态结构存在，并且此时域壁之间的接触角是各向异性的，可以使用力平衡的经典方程来编写。特别是，接触角的各向异性反映了存在多种域壁的多效系统的特殊性。这些结果将作为提交文件汇编。