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論文

Spontaneous topological Hall effect induced by non-coplanar antiferromagnetic order in intercalated van der Waals materials

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:0 パーセンタイル:95.71(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$$_{3}$$S$$_{6}$$ and CoNb$$_{3}$$S$$_{6}$$. 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.

論文

Square and rhombic lattices of magnetic skyrmions in a centrosymmetric binary compound

高木 里奈*; 松山 直文*; Ukleev, V.*; Yu, L.*; White, J. S.*; Francoual, S.*; Mardegan, J. R. L.*; 速水 賢*; 齋藤 開*; 金子 耕士; et al.

Nature Communications (Internet), 13, p.1472_1 - 1472_7, 2022/03

 被引用回数:32 パーセンタイル:99.61(Multidisciplinary Sciences)

Magnetic skyrmions are topologically stable swirling spin textures with particle-like character, and have been intensively studied as a candidate of high-density information bit. While magnetic skyrmions were originally discovered in noncentrosymmetric systems, recently a nanometric skyrmion lattice has also been reported for centrosymmetric rare-earth compounds. For the latter systems, a novel skyrmion formation mechanism mediated by itinerant electrons has been proposed, and the search of a simpler model system allowing for a better understanding of their intricate magnetic phase diagram is highly demanded. Here, we report the discovery of square and rhombic lattices of nanometric skyrmions in a centrosymmetric binary compound EuAl$$_4$$, by performing small-angle neutron and resonant elastic X-ray scattering experiments. Unlike previously reported centrosymmetric skyrmion-hosting materials, EuAl$$_4$$ shows multiple-step reorientation of the fundamental magnetic modulation vector as a function of magnetic field, probably reflecting a delicate balance of associated itinerant-electron-mediated interactions. The present results demonstrate that a variety of distinctive skyrmion orders can be derived even in a simple centrosymmetric binary compound, which highlights rare-earth intermetallic systems as a promising platform to realize/control the competition of multiple topological magnetic phases in a single material.

論文

Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.

Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03

 被引用回数:30 パーセンタイル:96.87(Astronomy & Astrophysics)

2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300$$^{circ}$$Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200$$^{circ}$$Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。

論文

Dependence of structure of polymer side chain on water structure in hydrogels

関根 由莉奈; 高木 紀*; 須藤 小葉子*; 梶原 祐太郎*; 深澤 裕; 深澤 倫子*

Polymer, 55(24), p.6320 - 6324, 2014/11

 被引用回数:22 パーセンタイル:65.18(Polymer Science)

ハイドロゲルにおいて高分子側鎖が水の構造に及ぼす影響を調べるため、ポリアクリルアミドゲル(PAA)及びポリ$$NN$$ジメチルアクリルアミドゲル(PDMAA)のラマンスペクトルを測定した。PAAとPDMAAは側鎖以外は同じ化学構造を有するポリマーである。結果、水分子の振動を示すO-H伸縮振動はPAAの場合含水率の減少に伴い低波数側にシフトし、PDMAAの場合は高波数側にシフトした。これらの結果より、PAAゲルにはPAAの親水基と強い水素結合で結合した水分子が存在し、一方、PDMAAゲルには弱い水素結合でネットワーク化した水分子が存在することを明らかにした。PAAとPDMAAはほぼ同様の構造を持つにも関わらず、側鎖の違いにより水分子の構造を大きくことなることが分かった。これらの水と高分子に関する知見は、新たな高分子材料の開発に極めて重要である。

口頭

福島における放射性物質分布調査,7; 空間線量率測定に基づく被ばく評価

佐藤 里奈; 吉村 和也; 眞田 幸尚; 佐藤 哲朗*; 高木 毬衣*

no journal, , 

空間線量率測定と生活パターンに基づく被ばく線量評価モデルの精度検証を目的とし、2019年および2020年に取得した空間線量率データ,生活パターンデータ、および個人線量計の測定データを用い、モデル推計値と個人線量を比較した。モデル推計値と個人線量は有意な相関を示した。誤差の要因として各モデルパラメータ(空間線量率,低減係数,バックグラウンド空間線量率,実効線量換算係数)および個人線量計測定値の不確実性を検証した。

口頭

空間線量率測定に基づく被ばく評価

佐藤 里奈; 吉村 和也; 眞田 幸尚; 佐藤 哲朗*; 高木 毬衣*

no journal, , 

空間線量率測定と生活パターンに基づく被ばく線量評価モデルについて、モデル推計値と個人線量計の測定値を比較し、精度を検証した。検証にあたっては、2019年および2020年に取得した生活パターンデータと個人線量計の測定データを用い、空間線量率には各年の測定結果を元に作成された統合マップを用いた。モデル推計値と個人線量計の測定値はある程度の誤差があるものの有意な相関を示した。誤差の要因として各モデルパラメータ(空間線量率,低減係数,バックグラウンド空間線量率,実効線量換算係数)および個人線量計の測定値の不確実性を検証した。

口頭

福島における放射性物質分布調査,13; 空間線量率測定に基づく屋内線量低減係数の評価

佐藤 里奈; 吉村 和也; 眞田 幸尚; 佐藤 哲朗*; 森 翼*; 高木 毬衣*

no journal, , 

屋外と屋内の空間線量率の量的関係を表す屋内線量低減係数は、各種の被ばく線量推定モデルにおいて重要なパラメータの一つである。本研究では、滞在割合の高い屋内の空間線量率を精度良く推計するため、屋内外での空間線量率測定に基づき、天然核種による空間線量率を考慮して屋内線量低減係数を評価した。測定は、特定復興再生拠点区域を有する自治体内にある木造およびコンクリート造建物に対し、2021年に実施した。評価した屋内線量低減係数の代表値を用いて屋外空間線量率から屋内空間線量率を推計した結果、天然核種の影響を考慮した場合はそうでない場合に比べて誤差指標が小さく、より精度良く屋内空間線量率が推計できた。

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