Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

トポロジー / ワイル半金属 / ラッティンジャー半金属 / フラストレート磁性 / 異常ホール効果 / 異常ネルンスト効果 / 磁気光学カー効果 / 反強磁性体 / 強相関電子系 / 反強磁性 / ワイル金属 / ホール効果

磁気ワイルフェルミオン（時間反転対称性の破れたワイル半金属）をカイラル反強磁性体Mn3Snにおいて世界で初めて発見した。また同物質において反強磁性体で始めて巨大な異常ネルンスト効果、磁気光学カー効果を観測し、室温で巨大な異常ホール効果を示す薄膜の作製に成功した。
ラッティンジャー半金属として知られるパイロクロア型イリジウム酸化物Pr2Ir2O7の薄膜作製に世界で初めて成功した。その電子相関が非常に強いことや、歪みや外部磁場を加えることでワイル半金属となることを実証した。

理論が先行していた磁気ワイルフェルミオンの実験的理解が急速に進んだ。また本研究を契機に様々な物質において磁気ワイルフェルミオンが発見され始めた。さらに、スピントロニクスや熱電分野において磁気ワイルフェルミオンを用いたデバイスの研究開発が進み始めている。
世界各国で薄膜作製が試みられながらも成功例が全くなく、不可能と思われていたPr2Ir2O7の薄膜作製を成功させたことは材料科学の観点から大変意義がある。また、ラッティンジャー半金属から摂動によりワイル半金属相が誘起されることを実験的に初めて示し、電子相関の強いトポロジカル相の理解を深め、開拓の場を拡げた。

スピン・電荷・光-結合系 / 強相関電子系 / 酸化物エレクトロニクス / 光誘起相転移 / 非線形光学効果 / 量子位相 / 量子スピンホール効果 / 時間分解磁気光学分光 / 遷移金属酸化物 / 電荷秩序 / 磁場誘起強誘電分極フロップ / 異常ホール効果

固体において電子間の相関によって発現する磁性と光学応答の結合などによる特異機能の探索とその応用について、メンバーの連携の下で以下のような研究を進めた。
(宮野)光誘起相転移などの特異物性の応用を念頭に、薄膜試料作製技術の開拓を進め、薄膜中で構造相転移を許容できる事を実証し、永続的光誘起絶縁体・金属転移や新しいタイプの超巨大磁気抵抗効果を見いだした。(十倉)スピンの幾何学配置が誘電応答に与える効果に着目し、物質開拓を進め、特異な分極やスピンの構造によって生じる光学的電気磁気効果や巨大非線形カー回転効果を発見した。サイクロイド型磁気構造を持つ物質で、ジャロシンスキー守谷相互作用の逆効果を通じて分極が生じた磁性誘起強誘電性を発見した。これらの効果がトロイダルモーメントやスピンカイラリティーといった概念によって特徴づけられることを示した。(鹿野田)分子性結晶を用いて、三角格子量子スピン液体のモット転移近傍で発現する特異なスピン-電荷結合相と超伝導の特異性を明らかにすると共に、電荷-格子強結合現象である中性-イオン性転移の量子臨界揺らぎの観測に成功した。(永長)スピン流の物理を現象に即して理論的に開拓し、熱の発生を本質的には伴わないスピン流が波動現象特有の幾何学的ベリー位相により駆動されることを発見した。スピンと電場、光の結合をターゲットとしてスピンホール効果を絶縁体への拡張、光のホール効果の予言、マルチフェロイック物質の基本的機構を記述する理論を確立した。(五神)多体の電子相関に起因する光機能の開拓を行った。磁性半導体において、磁気カー効果と中赤外過渡分光を組み合わせ、強磁性が磁気ポーラロンを媒介として発現していることを見いだした。テラヘルツ領域の高感度エリプソメトリー法による、非接触ホール効果測定法の開拓、強磁性半導体から磁化に起因する高効率テラヘルツ放射を観測した。

【研究分担者】
近藤猛	東京大学	物性研究所	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
宮野健次郎	東京大学	先端科学技術研究センター	教授	(Kakenデータベース)
永長直人	東京大学	大学院・工学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
十倉好紀	東京大学	大学院・工学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
鹿野田一司	東京大学	大学院・工学系研究科	教授	(Kakenデータベース)