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Study of Magneto-Optical Phenomena in Topological Magnets due to Magneto-Electric Effects

磁电效应拓扑磁体磁光现象的研究

基本信息

批准号：
22H01171
负责人：
古川信夫
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Aoyama Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

トポロジカルな磁気構造を持つ磁気スカーミオンの磁気光学応答を明らかにするためにDM相互作用が大きな系で量子スカーミオンを数値的に求め、古典系と同様にトポロジカル電荷によってスカーミオンが特徴づけられることを確認した。量子子スピン系における磁気励起に伴う電場応答を明らかにするため、厳密対角法を用いて、Shastry-Sutherland模型におけるダイマー一重項相の磁気励起の電場活性過程について解析を行い、実験で観測されている共鳴のピーク位置および選択則を説明することに成功した。量子スピン1/2の反強磁性ハミルトニアンを強磁性体で実現する理論を明らかにした。ハミルトニアンは複雑になるが、これによって例えばスピン1/2反強磁性ハイゼンベルグ三角格子の量子スピン液体状態やその磁気励起状態を内包する強磁性ハミルトニアンが理論的に作成可能になる。その状態はマクロな縮退を持ち、自発的対称性の破れにより選ばれた状態はイジング状態とは異なり、元の量子スピン液体状態と同じ量子もつれをもつことが解明された。強いスピン軌道相互作用（SOC）を持つ量子多体系の研究はトポロジカル相や磁気光学効果を理解するために重要である。原子気体を用いた人工的なSOC系を想定し、SOCの強さや運動量方向の自由度に対する格子Bose量子系の基底状態の振る舞いを求めた。異なる波数に凝縮した、固体結晶秩序と超流動秩序が共存した超固体状態が形成され、さらにその凝縮波数（固体秩序波数）のSOCパラメータ依存性が「悪魔の階段」と呼ばれる特異なフラクタル構造を取ることが明らかになった。大規模量子スピン系に対する厳密対角化手法QS3において、摂動外場の印加に対する系の磁気応答を検証するための機能を追加した。また、電磁場に対する系のダイナミクスをテンソルネットワーク法で高度に検証するため、これの構造最適化を開発した。

The magnetic structure of the magnetic field is maintained in the magnetic field, and the magnetic field optical response is confirmed. The DM interaction is determined by the quantum field value of the large system. The classical system is determined by the characteristic field value of the magnetic field. The quantum particle system is analyzed by using the Shastry-Sutherland model, and the magnetic excitation associated with the electric field response is explained by using the Shastry-Sutherland model. The theory of quantum antiferromagnetism is clear. 1/2 antiferromagnetic lattice quantum lattice liquid state and magnetic excitation state The state of the liquid is different from the state of the liquid, and the state of the liquid is different from the state of the liquid. Strong Orbital Interaction (SOC) is important for understanding quantum multisystems. Atomic quantum systems are used in artificial SOC systems to determine the strength of SOC and the degree of freedom in the direction of motion. Different wave numbers are condensed, solid crystal order and super-fluid order are blue shifted, super-solid state is formed, and the dependence of SOC on condensed wave number (solid order wave number) is "magic stage" and "special" structure is selected. Large scale quantum system close angle method QS3, dynamic field close angle method QS3, dynamic field close angle method The structure optimization of the electromagnetic field is developed.