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磁性体におけるBerry位相とマグノンの軌道運動による新奇現象の探索

寻找磁性材料中贝里相和磁振子轨道运动引起的新现象

基本信息

批准号：
12J08172
负责人：
松本遼
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J08172/
关键词：
スピン波スピントロニクス Berry位相磁性体

项目摘要

本研究の目的は、磁性体におけるマグノンの輸送現象において、マグノン系でのBerry位相に関連した新奇物性を探索することである。平成25年度には一般のスピン波、すなわち強磁性体中のマグノンだけでなく反強磁性マグノンや静磁波といった、BdGハミルトニアンで記述されるスピン波に対するマグノンの熱ホール効果の解析を行った。その結果、熱流演算子や熱輸送係数の表式を明らかにし、熱ホール伝導率がBerry位相を用いて表されることを解析的に導き出し、そしてBerry位相に関する数学的性質、例えば総和則などを発見した。また、我々は得られた結果を実験でよく知られた物質であるイットリウム鉄ガーネット中のスピン波へ適用し、熱ホール伝導率が磁場に対しては単調減少関数的に依存し、温度にはほとんど依存しないことを明らかにした。さらに量子ホール効果のアナロジーで、マグノンのBerry位相とエッジモードの関係性を見出し、具体的な系を設計しシミュレーションによってエッジに局在するマグノンのモードの存在を確認した。また準古典論の立場から、マグノンの波束が持ち得る電気分極の大きさを見積もることに成功し、磁性体における新たな物性を見出した。一方実験グループとの共同研究では、マグノンの波束の運動を実験で確認するための方法を提案し、マグノンの伝播実験においてアンテナから出発したマグノン波束が波数変調を受けることで異常速度を感じ、シグナルの磁場に関する非対称性が現れていることから静磁波のホール効果を間接的に確認することに成功した。

The purpose of this study is to explore the transport phenomena and novel physical properties of magnetic materials. In 2005, the analysis of the thermal properties of ferromagnets was carried out. The results, heat flow calculation and heat transfer coefficient expression are shown in the table. The thermal conductivity and Berry phase expression are used to analyze the mathematical properties related to the derivation and Berry phase. The results show that the magnetic field and thermal conductivity of the substance are dependent on the magnetic field and on the temperature of the substance. In addition, the relationship between the quantum structure and the fruit structure is revealed, and the existence of the fruit structure is confirmed in the specific system design. The position of quasi-classical theory is different, and the beam structure is different. A joint study on the identification of beam motion was carried out, and the identification of beam motion was carried out indirectly.