Real space observations of topological spin textures and their dynamics by electron microscopy

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本年度の計画は、マイクロピラー状試料と３次元磁化構造の実空間顕微観察である。得られた成果は以下である。成果１：3次元磁化構造を観察するために、集束フォカースイオンビームを用いた種々な磁性体のピラー状試料の作製を行って、試料のサイズおよび形状を3次元観察できるように最適化した。2次元傾斜シリーズ像から、3次元磁化構造を得るため、試料の傾斜角、デーフォカス値、試料の厚さなど様々のパラメータを最適化し、三次元ローレンツ電子トモグラフィー法を確立した。この方法を用いた、アンチスキルミオン、スキルミオンストリング、スピンヘッジホッグの三次元スカラー場およびベクトル場の分布の知見を得ることが出来た。確立した三次元磁化構造の顕微技法とそれを用いた三次元磁化構造の観察結果をnature communicationsへ投稿した。成果２：3次元マイクロマグネティック　シミュレーションと電子線ホログラフィーを併用して、FeGeナノ粒子の磁化構造を定量的に評価した。粒子のサイズと粒子の形状を系統的に考察し、ナノ粒子中の磁気ボルテックスの安定性と粒径サイズの依存性を明らかにした（Nature Materials 21, 305 (2022))。研究計画予想以上の成果：次年度の研究計画を前倒して、スキルミオンの電流・熱流下のダイナミクッスの直接観察を行った。室温において、ナノ秒パルス電流で単一スキルミオンのレーストラックに成功した。この成果は、スキルミオンを用いる次世代のエレクトロニクスへの応用に向けて、重要な一歩を邁進した（Nature communications 12, 6797 (2021))。　また、世界で初めて、微小な熱流で絶縁体中のスキルミオンを駆動することに成功し、新たなスキルミオンの駆動方式を見出した（Nature Communication 12, ５０７９ (202１)) 。