Multi-scale analysis of the photocurrent response and dynamic properties of antiferromagnets

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本研究課題は反強磁性体等が示す磁気的なパリティの破れに着目し、その特徴的な物性の開拓を目指すものである。具体的には光・電気変換などの光物性応答の増強、あるいは複雑な磁気構造や磁性と他自由度の間の協奏により発現する新奇なダイナミクスの理論的解析を行う。本年度においては昨年度より進めている、トポロジカル絶縁体を用いた磁気的光電流応答の解析、および広い空間スケールにわたる物性現象における磁気的パリティの破れの効果の理論的検証を行った。前者についてはトポロジカル物質に特有の電子の量子幾何を利用したものである。特筆すべき点として、これまであまり着目されていない量子計量の物性応答における役割を明らかにしており、今後の実験的実証が期待される。後者について、共同研究などを主として、メタマテリアル磁性体におけるスイッチ可能な光電流応答の起源・非共鳴光による光電流応答生成の可能性・トポロジカルな磁気構造に創発される新奇な磁気多極子自由度などの解明をおこなった。これら現象はミクロ・メソ・セミマクロと複数の空間スケールにわたるものであるが、各現象は磁気秩序による対称性の破れ、あるいは保護された対称性によって統一的に理解できることから、磁気的パリティの破れを持つ系をキーワードとした広範な研究テーマへの展開を示唆しているといえる。さらに光・磁性が強くカップルした系についてもミクロな電子ハミルトニアンに立脚した計算を進めており、特に磁性ダイナミクスに由来して増強される光・電気物性を同定できた。