スキルミオン格子の融解とその動的物性

本研究ではスキルミオンと呼ばれる磁気構造の様々な動的性質の解明を目的としている。スキルミオンはナノスケールのトポロジカルな磁気構造であり、そのトポロジカルな性質により、低電流密度による駆動が可能であることが明らかになっている。そして、この性質を用いてスキルミオンを情報担体とした次世代省エネルギー不揮発性メモリが提唱されている。しかしながら、スキルミオンの電流駆動の実験報告は少なく、その電流によって誘起される動的性質の解明は十分でないのが現状である。また一方で、バルク試料においては、三角格子をなしたスキルミオンが、外部磁場や圧力、組成などの変数を制御することにより、四角格子や液体状態といった様々な形態に転移することが近年明らかになっており、スキルミオン粒子の凝縮体の形状変化に伴う動的性質も注目を集めている。本年度も、スキルミオンの電流駆動および形状変化に伴う動的性質の解明を行った。前年度までに、スキルミオンが電流駆動された場合に非線形ホール効果と呼ばれる、空間反転対称性が破れた系特有の非線形伝導現象が増大することを明らかにした。本年度は、昨年度に引き続きこの現象の解明を行った。そして、電流駆動されたスキルミオンが不純物を避けるときに生じる変形が、ジャロシンスキー・守谷相互作用に由来して非対称的であるために、非線形ホール効果が生じている可能性を明らかにした。また、電流磁気カイラル効果と呼ばれる、スピンのゆらぎに関係があることが明らかになっている非線形伝導現象の測定を準安定スキルミオン相でおこない、特定の温度・磁場領域において、電流磁気カイラル効果が増大することを観測した。相補的にスキルミオン状態のマイクロマグネティックシミュレーションを行い、準安定スキルミオン三角格子がアモルファス状になる動的な変形により、電流磁気カイラル効果の増大が生じている可能性を明らかにした。

本研究ではスキルミオンと呼ばれる磁気構造の様々な動的性質の解明を目的としている。スキルミオンはナノスケールのトポロジカルな磁気構造であり、そのトポロジカルな性質により、低電流密度による駆動が可能であることが明らかになっている。そして、この性質を用いてスキルミオンを情報担体とした次世代省エネルギー不揮発性メモリが提唱されている。しかしながら、スキルミオンの電流駆動の実験報告は少なく、その電流によって誘起される動的性質の解明は十分でないのが現状である。また一方で、バルク試料においては、三角格子をなしたスキルミオンが、外部磁場や圧力、組成などの変数を制御することにより、四角格子や液体状態といった様々な形態に転移することが近年明らかになっており、スキルミオン粒子の凝縮体の形状変化に伴う動的性質も注目を集めている。本年度も、スキルミオンの電流駆動および形状変化に伴う動的性質の解明を行った。前年度までに、スキルミオンが電流駆動された場合に非線形ホール効果と呼ばれる、空間反転対称性が破れた系特有の非線形伝導現象が増大することを明らかにした。本年度は、昨年度に引き続きこの現象の解明を行った。そして、電流駆動されたスキルミオンが不純物を避けるときに生じる変形が、ジャロシンスキー・守谷相互作用に由来して非対称的であるために、非線形ホール効果が生じている可能性を明らかにした。また、電流磁気カイラル効果と呼ばれる、スピンのゆらぎに関係があることが明らかになっている非線形伝導現象の測定を準安定スキルミオン相でおこない、特定の温度・磁場領域において、電流磁気カイラル効果が増大することを観測した。相補的にスキルミオン状態のマイクロマグネティックシミュレーションを行い、準安定スキルミオン三角格子がアモルファス状になる動的な変形により、電流磁気カイラル効果の増大が生じている可能性を明らかにした。