Investigation of the origin of the chiral magnetic structure and control of the number of "twists" in chiral f-electron magnets

研究手性磁结构的起源和手性 f 电子磁体中“扭曲”数量的控制

基本信息

批准号：
21K13879
负责人：
中村翔太
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

キラル金属磁性体Yb(Ni,Cu)_3_Al_9_では、らせん軸に垂直方向に磁場を印加したとき、一軸らせん磁気構造で“ひねり”（ソリトン）が周期的に配列したキラルソリトン格子が発現する。この物質の磁性は4f電子が担うため、スピン-軌道結合により伝導電子と局在電子の相関が期待される。本研究では“ひねり”と電気伝導の関係性を調べることで、最終的に電流による“ひねり”の駆動現象の観測を目指して、交流磁気抵抗測定を行っている。この物質のらせん軸に垂直に印加する磁場を増加させていくと、“ひねり”の数は減少していき、最終的には強制強磁性状態になる。この特徴を利用することで様々な周期をもつらせん状態を作り出すことに成功している。“ひねり”の数をより精密に制御するために我々は磁場角度回転磁気抵抗測定を行った。この測定かららせん軸に平行方向近傍では、この“ひねり”の数の減少が著しく抑制されることがわかった。この磁場方向における測定によって、“ひねり”の1つからの情報を得ることが期待される。これまでに、この物質においてバルク試料ではひねり”の1つからの情報を得るが出来ていないが、今後微細加工をした試料において電流密度の高い状態での測定を行いその観測を目指す。Yb(Ni,Cu)_3_Al_9_と同じ結晶構造をもつGdNi_3_Al_9_において、放射光円偏光X線実験を行い、反強磁性らせん磁気秩序状態を発見した。このらせん周期は温度によって変化することがわかった。 Yb(Ni,Cu)_3_Al_9_は強磁性らせん磁気秩序を示すので、今後反強磁性と強磁性を比較した研究を行う予定である。

在手性金属磁性材料Yb(Ni,Cu)_3_Al_9_中，当在垂直于螺旋轴的方向施加磁场时，会形成“扭曲”(孤子)周期性排列成单轴螺旋磁结构的手性孤子晶格。出现。由于这种材料的磁性是由 4f 电子实现的，因此由于自旋轨道耦合，预计传导电子和局域电子之间会存在相关性。在这项研究中，我们通过研究“扭曲”与导电之间的关系，进行交流磁阻测量，最终目的是观察电流驱动“扭曲”的现象。随着垂直于材料螺旋轴施加的磁场增加，扭转次数减少，直到材料被迫进入铁磁状态。利用这一特性，他们成功地创造了不同周期的螺旋状态。为了更精确地控制“扭曲”的数量，我们进行了磁场角度旋转磁阻测量。由该测定可知，在与螺旋轴平行的方向附近，“扭转”数的减少被显着抑制。通过沿着这个磁场的方向进行测量，希望能够获得来自其中一个“扭曲”的信息。到目前为止，我们还无法从这种材料的大块样品中的一个扭曲中获得信息，但我们的目标是通过在未来在微加工样品中以高电流密度进行测量来观察这一点。Yb(Ni,Cu)在与_3_Al_9_具有相同晶体结构的GdNi_3_Al_9_中，我们进行了同步加速器圆偏振X射线实验，发现了反铁磁螺旋磁序态。我们发现螺旋周期随温度变化。由于Yb(Ni,Cu)_3_Al_9_表现出铁磁螺旋磁序，我们计划在未来进行反铁磁性和铁磁性的比较研究。