スキルミオンなどの非共線的磁気構造の形成とダイナミクスの実空間観察

本年度はローレンツ透過型電子顕微鏡法及び電子線ホログラフィーによる磁気構造の実空間観察を主たる実験手法として、渦状のナノスケール磁気構造体であるスキルミオンの構造とその外場応答の解明に取り組んだ。海外渡航先のER-C, Juelichとの共同研究では高分解能の電子線ホログラフィーを用いてB20型FeGe中のスキルミオンの構造の実空間分析を行い、スキルミオンの構造の温度・磁場による変化を明らかにした。これは、カイラルな結晶構造を有する磁性体におけるスキルミオン構造についての基本的かつ重要な成果である。昨年度に発見した異方的な結晶歪によるB20型FeGe中のスキルミオンの大きな構造変形については、解析的計算とシミュレーションと比較して考察を行うことで、応力によりジャロシンスキー・守谷相互作用の異方的な変調が起こっている可能性を示した。この効果は、広くカイラル磁性体における磁気構造の制御原理として利用できる可能性がある。また、ローレンツ透過型電子顕微鏡法により得られた熱的に励起されたMタイプBaヘキサフェライト中の磁気バブルのヘリシティー反転の動画データについては、主成分分析法の適用によりダイナミクスの時間スケールとエネルギーを見積もった。更に磁気バブルを単純化したモデルにおいて磁気ダイナミクスのシミュレーションを行い比較することで、ヘリシティー反転が磁気バブル中のキンク対の熱的な生成・移動・消滅によって説明できることを示した。総じて本研究においては、スキルミオンの構造に着目して応力・温度・磁場などの外場に対する応答について包括的に研究を行うことで、応用に有用なスキルミオンの詳細構造とその制御法に関する重要な知見を得ることができた。

本年度はローレンツ透過型電子顕微鏡法及び電子線ホログラフィーによる磁気構造の実空間観察を主たる実験手法として、渦状のナノスケール磁気構造体であるスキルミオンの構造とその外場応答の解明に取り組んだ。海外渡航先のER-C, Juelichとの共同研究では高分解能の電子線ホログラフィーを用いてB20型FeGe中のスキルミオンの構造の実空間分析を行い、スキルミオンの構造の温度・磁場による変化を明らかにした。これは、カイラルな結晶構造を有する磁性体におけるスキルミオン構造についての基本的かつ重要な成果である。昨年度に発見した異方的な結晶歪によるB20型FeGe中のスキルミオンの大きな構造変形については、解析的計算とシミュレーションと比較して考察を行うことで、応力によりジャロシンスキー・守谷相互作用の異方的な変調が起こっている可能性を示した。この効果は、広くカイラル磁性体における磁気構造の制御原理として利用できる可能性がある。また、ローレンツ透過型電子顕微鏡法により得られた熱的に励起されたMタイプBaヘキサフェライト中の磁気バブルのヘリシティー反転の動画データについては、主成分分析法の適用によりダイナミクスの時間スケールとエネルギーを見積もった。更に磁気バブルを単純化したモデルにおいて磁気ダイナミクスのシミュレーションを行い比較することで、ヘリシティー反転が磁気バブル中のキンク対の熱的な生成・移動・消滅によって説明できることを示した。総じて本研究においては、スキルミオンの構造に着目して応力・温度・磁場などの外場に対する応答について包括的に研究を行うことで、応用に有用なスキルミオンの詳細構造とその制御法に関する重要な知見を得ることができた。