新規極性強磁性体における電気磁気応答の巨大化およびネール型スキルミオンの開発

スキルミオンとはスピンの渦巻き状の構造であり、反転対称性の破れた結晶中で安定化することが理論的に予言されている。スキルミオンにはブロッホ型、ネール型というスピン渦の巻き方に応じて異なる名前が付けられているが、これまで発見されているスキルミオン物質の大部分はブロッホ型であり、ネール型スキルミオンの物性に関する研究は欠損硫化スピネルGaV4S8のグループを除いてほとんど進んでいない。これに対し、我々はVOSe2O5という亜セレン酸塩に属する磁性体の単結晶育成法を開発し、磁気測定・小角中性子散乱実験を行うことによってネール型スキルミオンが発現している実験的証拠を得ることに成功した。この成果論文としてまとめられ、現在査読中である(arXiv:1710.04000)。本系は結晶自体が自発分極をもつ極性構造であり、マルチフェロイクスとしての性質も持つと考えられる。自発分極と自発磁化をあわせもつマルチフェロイクス（極性強磁性体）が巨大な電気磁気（ME）特性を示すことが近年報告されており、その機構解明および巨大なME効果の活用が期待されている。極性磁性体のME効果の増大は特に転移点近傍で見られることが多く、転移点直下で発現するスキルミオンとの相関に興味がもたれる。今回発見されたネール型スキルミオンを有する新規磁性体のME特性をさらに詳しく調べることでこれまでわからない部分が多かったネール型スキルミオンのME特性を利用する新しい指針を得るとともに、さらなるME効果の巨大化を目指すことが期待できる。

スキルミオンとはスピンの渦巻き状の構造であり、反転対称性の破れた結晶中で安定化することが理論的に予言されている。スキルミオンにはブロッホ型、ネール型というスピン渦の巻き方に応じて異なる名前が付けられているが、これまで発見されているスキルミオン物質の大部分はブロッホ型であり、ネール型スキルミオンの物性に関する研究は欠損硫化スピネルGaV4S8のグループを除いてほとんど進んでいない。これに対し、我々はVOSe2O5という亜セレン酸塩に属する磁性体の単結晶育成法を開発し、磁気測定・小角中性子散乱実験を行うことによってネール型スキルミオンが発現している実験的証拠を得ることに成功した。この成果論文としてまとめられ、現在査読中である(arXiv:1710.04000)。本系は結晶自体が自発分極をもつ極性構造であり、マルチフェロイクスとしての性質も持つと考えられる。自発分極と自発磁化をあわせもつマルチフェロイクス（極性強磁性体）が巨大な電気磁気（ME）特性を示すことが近年報告されており、その機構解明および巨大なME効果の活用が期待されている。極性磁性体のME効果の増大は特に転移点近傍で見られることが多く、転移点直下で発現するスキルミオンとの相関に興味がもたれる。今回発見されたネール型スキルミオンを有する新規磁性体のME特性をさらに詳しく調べることでこれまでわからない部分が多かったネール型スキルミオンのME特性を利用する新しい指針を得るとともに、さらなるME効果の巨大化を目指すことが期待できる。