北海道大学 理学部
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2023/05/22
北海道大学大学院理学研究院物理学部門の速水賢准教授と東京大学大学院工学 系研究科物理工学専攻博士課程の山家椋太氏が執筆した論文が「Journal of the Physical Society of Japan」誌のMost Cited Articles in 2022に選ばれました。
この論文は、磁性とトポロジーが有機的に絡み合うことによって生まれる「磁気スキルミオン結晶」の発現機構について報告したものです。磁気スキルミオン結晶は、実空間における渦状の磁気構造が周期的に配列した状態により特徴づけられ，量子力学的なベリー位相に由来した創発電磁場現象を示すことから注目を集めています。また、通常の強磁性体や反強磁性体とは異なるトポロジカルな性質を併せもつことから、不純物や外部からの撹拌に対して堅牢であるため、安定な動作性能をもつ省エネルギー磁気デバイスとしての応用が期待されています。速水准教授らは、カイラルな結晶構造に由来するジャロシンスキー・守谷相互作用と遍歴電子系に由来するスピン-電荷相互作用の効果を取り込んだミクロな模型を構築し、数値シミュレーションによって解析を行うことにより，ナノメートルサイズの磁気スキルミオン結晶相が安定に存在できることを理論的に明らかにしました。さらに、得られた磁気スキルミオン結晶が印加する磁場方向に対して敏感であるという特異な振る舞いを見出しました。今回の研究で得られた成果は、カイラルな結晶構造に限らず，様々な結晶構造に対して適用できるため，新たなナノメートルサイズの磁気スキルミオン結晶物質を探索するための理指針を与えることが期待されます。
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