【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】16K05449 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

カイラリティ / ドメイン / 旋光度 / 電気磁気効果 / 単結晶 / 旋光性 / 非相反電気磁気光学効果 / 物性実験 / 強相関電子系

【研究成果の概要】

本研究は、結晶構造のカイラリティ（右手系と左手系）の度合いを定量的に表す「カイラリティ強度」なる概念を導入し、これを用いてカイラリティ由来物性を定量的に理解することを目指した。カイラリティ強度を元素置換で制御できる物質群の単結晶合成に成功し、そのカイラルドメインの形成様相がカイラリティ強度と強く相関していることを見出した。また、カイラリティ強度を秩序変数とみなせる旋回相転移を発見し、相転移近傍では旋光性とカイラリティ強度の温度変化が良く一致することを示した。さらに、今回開発したカイラル物質群が電気磁気特性の観点から極めて興味深い系であることを明らかにし、当初の予測を超える様々な成果を得た。

【研究の社会的意義】

本研究の主な成果は、結晶構造のカイラリティ（右手系と左手系）の度合いを定量的に表す「カイラリティ強度」なる概念を導入することで、カイラリティが関与する現象を定量的に理解できることを実際に示した点である。これにより、カイラリティ強度を「強磁性体における磁化」のような秩序パラメータとして位置づける研究が活発化すると期待され、カイラリティ関連物性の巨大化や新規機能の予測といった展開が見込まれる点で学術的意義を持つ。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】15K13514 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

時間反転対称性 / カイラリティ / ドメイン / 強相関超伝導 / 重い電子系 / 磁場侵入長 / 走査型プローブ顕微鏡 / 超伝導ギャップ / 対称性の破れ / 非従来型超伝導 / 鉄系超伝導 / カイラル反強磁性体 / ドメイン構造 / ウラン化合物

【研究成果の概要】

強相関電子系における時間反転対称性の破れたカイラル超伝導状態を調べる2つの実験方法を提案し、その装置開発及び候補物質における測定を行った。1つは走査型磁気プローブ顕微鏡を用いた高分解能磁場分布測定であり、もう1つは極低温精密磁場侵入長異方性測定である。前者については、微小ホール素子およびSQUIDを用いた装置の立ち上げがほぼ完成し、カイラル磁性体における測定に成功した。後者については、30ミリケルビンまでの測定が可能となり、ウラン化合物においてカイラル超伝導状態で期待される温度依存性を得た。また、鉄系超伝導体FeSeの双晶境界近傍におけるカイラル超伝導の出現という予期せぬ結果も得られた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】26610103 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

カイラリティ / フェロイック / ドメイン / 電気磁気効果 / 物性実験 / 強相関電子系 / 結晶カイラリティ

【研究成果の概要】

鏡映対称性を持たない結晶構造における右手系と左手系を区別する物理量「結晶カイラリティ」は、多彩な物質機能の源泉であることが知られている。本プロジェクトでは、結晶カイラリティの外場制御に関する研究を行った。その結果、結晶カイラル秩序が別種の強的秩序と相関する物質においては、その強的秩序ドメインの外場スイッチを介した結晶カイラリティ制御が可能であることを示した。さらに、新規開発したカイラル化合物群の研究において「定量的カイラリティ強度」の概念を導入し、これが、カイラリティの外場制御の実現性さらにはカイラリティ由来物性の理解において重要な概念となり得ることを提唱した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)