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高木 寛貴*; 高木 里奈*; 見波 将*; 野本 拓也*; 大石 一城*; 鈴木 通人*; 柳 有起*; 平山 元昭*; Khanh, N.*; 軽部 皓介*; et al.
Nature Physics, 19(7), p.961 - 968, 2023/07
被引用回数：8 パーセンタイル：96.03(Physics, Multidisciplinary)In ferromagnets, electric current generally induces a transverse Hall voltage in proportion to the internal magnetization. This effect is frequently used for electrical readout of the spin up and down states. While these properties are usually not expected in antiferromagnets, recent theoretical studies predicted that non-coplanar antiferromagnetic order with finite scalar spin chirality - meaning a solid angle spanned by neighboring spins - can induce a large spontaneous Hall effect even without net magnetization or external magnetic field. This phenomenon, the spontaneous topological Hall effect, can potentially be used for the efficient electrical readout of the antiferromagnetic states, but it has not been experimentally verified due to a lack of appropriate materials hosting such magnetism. Here, we report the discovery of all-in-all-out type non-coplanar antiferromagnetic order in triangular lattice compounds CoTa
S
and CoNbS. These compounds are reported to host unconventionally large spontaneous Hall effect despite their vanishingly small net magnetization, and our analysis reveals that it can be explained in terms of the topological Hall effect that originates from the fictitious magnetic field associated with scalar spin chirality. These results indicate that the scalar spin chirality mechanism offers a promising route to the realisation of giant spontaneous Hall response even in compensated antiferromagnets, and highlight intercalated van der Waals magnets as a promising quasi-two-dimensional material platform to enable various nontrivial ways of electrical reading and possible writing of non-coplanar antiferromagnetic domains.
新井 陽介*; 黒田 健太*; 野本 拓也*; Tin, Z. H.*; 櫻木 俊輔*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 黒川 輝風*; 木下 雄斗*; Zhang, W.-L.*; et al.
Nature Materials, 21(4), p.410 - 415, 2022/04
被引用回数：7 パーセンタイル：77.62(Chemistry, Physical)Low-energy electronic structures of CeSb which shows multiple phase transitions known as devil's staircase were examined by combination of laser angle-resolved photoemission, Raman and neutron scattering spectroscopies. A new type of electron-boson coupling between the mobile electrons and quadrupole CEF-excitations of the 4f orbitals was found. The coupling is exceedingly strong and exhibits anomalous step-like enhancement during the devil's staircase transition, unveiling a new type of quasiparticle, named multipole polaron.
大塚 悠介*; 金澤 直也*; 平山 元昭*; 松井 彬*; 野本 拓也*; 有田 亮太郎*; 中島 多朗*; 花島 隆泰*; Ukleev, V.*; 青木 裕之; et al.
Science Advances (Internet), 7(47), p.eabj0498_1 - eabj0498_9, 2021/11
被引用回数：7 パーセンタイル：40.96(Multidisciplinary Sciences)FeSi is a nonmagnetic narrow-gap insulator, exhibiting peculiar charge and spin dynamics beyond a simple band structure picture. Those unusual features have been attracting renewed attention from topological aspects. Although the surface conduction was demonstrated according to size-dependent resistivity in bulk crystals, its topological characteristics and consequent electromagnetic responses remain elusive. Here, we demonstrate an inherent surface ferromagnetic-metal state of FeSi thin films and its strong spin-orbit coupling (SOC) properties through multiple characterizations of two-dimensional conductance, magnetization, and spintronic functionality. Terminated covalent bonding orbitals constitute the polar surface state with momentum-dependent spin textures due to Rashba-type spin splitting, as corroborated by unidirectional magnetoresistance measurements and first-principles calculations. As a consequence of the spin-momentum locking, nonequilibrium spin accumulation causes magnetization switching. These surface properties are closely related to the Zak phase of the bulk band topology. Our findings propose another route to explore noble metal-free materials for SOC-based spin manipulation.
高橋 英史*; 青野 快*; 南部 雄亮*; 鬼柳 亮嗣; 野本 拓也*; 坂野 昌人*; 石坂 香子*; 有田 亮太郎*; 石渡 晋太郎*
Physical Review B, 102(17), p.174425_1 - 174425_6, 2020/11
被引用回数：9 パーセンタイル：53.43(Materials Science, Multidisciplinary)六方晶層状構造を有する遍歴磁石EuCuSbの競合する磁気基底状態を、単結晶試料を用いた磁化、抵抗率および中性子回折によって測定した。EuCuSbは、バンド計算と角度分解光電子分光法によって3次元の半金属バンド構造を持つことがわかっており、常磁性状態でのほぼ等方性の金属伝導率と一致している。一方、反強磁性転移温度(
=8.5K)以下では、特にc軸に沿った抵抗率が大幅な増加を示し、伝導電子に結合した異方的な磁気秩序の出現を示唆する。中性子回折実験の結果、各層内で強磁性的に秩序化するEuスピンが、以下ではc軸に沿ってコリニアに変調し、
(6K)以下では、部分的にらせんスピン変調が出現することがわかった。異常な磁気抵抗の観測に基づき、中心対称構造を持つフラストレーションのあるHeisenberg-likeなスピン系に固有の基底状態の競合する性質について議論する。
黒田 健太*; 新井 陽介*; Rezaei, N.*; 國定 聡*; 櫻木 俊輔*; Alaei, M.*; 木下 雄斗*; Bareille, C.*; 野口 亮*; 中山 充大*; et al.
Nature Communications (Internet), 11, p.2888_1 - 2888_9, 2020/06
被引用回数：20 パーセンタイル：75.49(Multidisciplinary Sciences)Solids with competing interactions often undergo complex phase transitions. Among them, CeSb is the most famous material where a number of the distinct magnetic phases called devil's staircase appear. We observed the electronic structure evolution across the devil's staircase transitions using bulk-sensitive angle-resolved photoemission spectroscopy.
黒田 健太*; 越智 正之*; 鈴木 博之*; 平山 元昭*; 中山 充大*; 野口 亮*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 國定 聡*; 室 隆桂之*; et al.
Physical Review Letters, 120(8), p.086402_1 - 086402_6, 2018/02
被引用回数：50 パーセンタイル：91.96(Physics, Multidisciplinary)We use bulk-sensitive soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy and investigate bulk electronic structures of Ce monopnictides (CeX; X=P, As, Sb and Bi). By exploiting a paradigmatic study of the band structures as a function of their spin-orbit coupling (SOC), we draw the topological phase diagram of CeX and unambiguously reveal the topological phase transition from a trivial to a nontrivial regime in going from CeP to CeBi induced by the band inversion.
Ba
MnO
酒井 英明*; 藤岡 淳*; 福田 竜生; Bahramy, M. S.*; 奥山 大輔*; 有田 亮太郎*; 有馬 孝尚*; Baron, A. Q. R.*; 田口 康二郎*; 十倉 好紀*
Physical Review B, 86(10), p.104407_1 - 104407_11, 2012/09
被引用回数：30 パーセンタイル：74.69(Materials Science, Multidisciplinary)Infrared optical and inelastic X-ray scattering spectra have been systematically investigated in combination with first-principles calculations for paraelectric and antiferromagnetic perovskite SrBaMnO single crystals, which are close to a ferroelectric transition arising from off-center displacement of magnetic Mn
ions. One optical phonon rapidly softens toward zero frequency at room temperature with increasing 
. This soft-mode behavior is also reproduced by the first-principles calculations, from which we have predicted the vibration mode of all the optical phonons. Below the antiferromagnetic-transition temperature, the soft mode hardens with decreasing temperature and then resoftens toward the lowest temperature.
Si池田 浩章*; 鈴木 通人; 有田 亮太郎*; 瀧本 哲也*; 芝内 孝禎*; 松田 祐司*
Nature Physics, 8(7), p.528 - 533, 2012/07
被引用回数：132 パーセンタイル：96.1(Physics, Multidisciplinary)ウラン化合物URuSiが低温において示す隠れた量子秩序相は、長年、多岐に渡る研究がなされてきたが、その秩序構造は未だ明らかにされておらず、固体物理学の一つのミステリーと目されてきた(それゆえ、隠れた秩序相を呼ばれている)。本論文の目的は、第一原理計算手法に基づいて、その隠れた秩序相における秩序構造を同定することにある。本論文では電子状態の詳細な解析結果の報告とともに、URuSiの多極子相関の計算結果から、
対称性を持つ多極子のネマティック秩序が有力な秩序状態であることを示した。この結果は、実際に、実験的に観測される異方的な磁気励起、反強磁性秩序状態との競合、4回対称性の破れなどを含む実験結果を包括的に説明することに成功しており、長年の謎を解明する有力な秩序候補と言える。
; Comparison with LaFePO西 一郎*; 石角 元志; 出田 真一郎*; Malaeb, W.*; 吉田 鉄平*; 藤森 淳*; 小谷 佳範*; 久保田 正人*; 小野 寛太*; Yi, M.*; et al.
Physical Review B, 84(1), p.014504_1 - 014504_5, 2011/07
被引用回数：22 パーセンタイル：65.72(Materials Science, Multidisciplinary)鉄系超伝導体PrFeAsOの角度分解光電子分光の研究を行い、フェルミ準位付近のフェルミ面とバンド分散を調べた。へき開表面の極性により激しくホールドープされた電子状態が観測された。しかしながら、われわれはバンド幅を約2.5倍減少させ化学ポテンシャルを70meV下げるとLDAの計算と合うことを見いだした。これまでに報告されているLaFePOと比較することで、
と
によるバンドのエネルギー位置が両者で非常に大きく異なることがわかった。このことはLDA計算で予言されているように異なるニクトゲン高さに起因する。
新井 陽介*; 黒田 健太*; 野本 拓也*; 黒川 輝風*; Shin, S.*; 久保田 正人; 芳賀 芳範; 鈴木 博之*; 岩佐 和晃*; 有田 亮太郎*; et al.
no journal, ,
CeX (X=P, As, Sb, Bi)は温度・磁場・圧力といった外部パラメータによって多彩かつ複雑な磁気構造を形成する。この現象の発現機構としてCe4fとSb5pの「p-f混成」や「磁気ポーラロン」が議論されているものの、未だ解決されていない。本研究ではレーザー角度分解光電子分光によりCeXの電子構造の高分解能測定を行った。その結果、磁気秩序相で多体相互作用に伴う電子構造の再構成を観測した。
新井 陽介*; 黒田 健太*; 筒井 智嗣*; 平井 大悟郎*; 片山 和郷*; 野本 拓也*; Shin, S.*; 久保田 正人; 芳賀 芳範; 鈴木 博之*; et al.
no journal, ,
セリウムモノプニクタイドは温度・磁場・圧力といった外場によって多様で複雑な磁気相が出現する。本研究ではフォノン分散とCe4f結晶場を測定し、その温度依存性としてフォノンと結晶場との多体相互作用に伴う変化を観測した。実験結果を踏まえ、これまでARPES測定で観測した電子ボソン結合との対応を議論する。
下村 遼太郎*; 鈴木 智也*; 元川 竜平; 上田 祐生; 塩飽 秀啓; 小山 和也*; 成田 弘一*
no journal, ,
貴金属元素の1つである金(Au(III))の液-液分離工程では、約半世紀の間、ジブチルカルビトール(DBC)がほぼ独占的に工業用抽出剤として使用されている。それにもかかわらず、DBCによる塩酸溶液からのAu(III)の抽出メカニズムは定まっていない。このことがAu(III)に対する低選択性、水相への高溶解性といった、DBCによる実操業における長年の懸念事項が解決に至らない理由と考えられる。本研究では、この抽出系のメカニズムを明らかにするために、スロープ解析による抽出平衡反応の推定、カールフィッシャー分析による抽出に伴う水分子の影響、X線小角散乱によるナノ構造の特定を行なった。本研究成果は、将来的に金の湿式製錬プロセスの高効率化に貢献できると考えられる。
新井 陽介*; 黒田 健太*; 筒井 智嗣*; 平井 大悟郎*; 片山 和郷*; Shin, S.*; 久保田 正人; 野本 拓也*; 鈴木 博之*; 宮坂 茂樹*; et al.
no journal, ,
セリウムモノプニクタイドは、温度・磁場・圧力によって多彩な磁気構造を形成する。プニクタイドの種類により無磁場、常圧での磁気構造が異なるが統一的なメカニズムの解明を目指している。本講演では、非弾性X線散乱実験により明らかになった電子系と結晶場の関わりについて議論する。
新井 陽介*; 黒田 健太*; 野本 拓也*; 平井 大悟郎*; 片山 和郷*; 筒井 智嗣*; 田中 宏明*; 有田 将司*; Shin, S.*; 久保田 正人; et al.
no journal, ,
セリウムモノプニクタイド は異常に複雑な磁性を有し、外場によって多様な長周期反強磁性構造を形成する。今回、CeAsの特異な物性を理解するために、低温でのARPES実験を行った。その結果、電子構造が温度と共に顕著に変化する様子を捉えることに成功した。
新井 陽介*; 黒田 健太*; 筒井 智嗣*; 平井 大悟郎*; 田中 宏明*; Yuyang, D.*; 岩田 拓万*; 片山 和郷*; Shin, S.*; 久保田 正人; et al.
no journal, ,
セリウムモノプニクタイドCeXの異常磁性のメカニズムが未解決であり、特に、CeSbのみが「悪魔の階段」として知られる特異に複雑な 磁気相図を形成する。本研究では、CeSbとCeAsの電子系の振る舞いに関して放射光実験を比較することにより、フォノンまでもが絡んだ複雑な多体相互作用やそれに伴う準粒子状態の違いが、磁性の振る舞いに影響を及ぼしていることを明らかにした。
