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論文

Spin-orbit-induced Ising ferromagnetism at a van der Waals interface

松岡 秀樹*; Barnes, S. E.*; 家田 淳一; 前川 禎通; Bahramy, M. S.*; Saika, B. K.*; 竹田 幸治; 和達 大樹*; Wang, Y.*; 吉田 訓*; et al.

Nano Letters, 21(4), p.1807 - 1814, 2021/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:72.02(Chemistry, Multidisciplinary)

Magnetocrystalline anisotropy, a key ingredient for establishing long-range order in a magnetic material down to the two-dimensional (2D) limit, is generally associated with spin-orbit interaction (SOI) involving a finite orbital angular momentum. Here we report strong out-of-plane magnetic anisotropy without orbital angular momentum, emerging at the interface between two different van der Waals (vdW) materials, an archetypal metallic vdW material NbSe$$_{2}$$ possessing Zeeman-type SOI and an isotropic vdW ferromagnet V$${}_5$$Se$${}_8$$. We found that the Zeeman SOI in NbSe$$_{2}$$ induces robust out-of-plane magnetic anisotropy in V$$_{5}$$Se$$_{8}$$ down to the 2D limit with a more than 2-fold enhancement of the transition temperature. We propose a simple model that takes into account the energy gain in NbSe$$_{2}$$ in contact with a ferromagnet, which naturally explains our observations. Our results demonstrate a conceptually new magnetic proximity effect at the vdW interface, expanding the horizons of emergent phenomena achievable in vdW heterostructures.

論文

Intrinsic 2D ferromagnetism in V$$_{5}$$Se$$_{8}$$ epitaxial thin films

中野 匡規*; Wang, Y.*; 吉田 訓*; 松岡 秀樹*; 真島 裕貴*; 池田 啓祐*; 平田 靖透*; 竹田 幸治; 和達 大樹*; 小濱 芳允*; et al.

Nano Letters, 19(12), p.8806 - 8810, 2019/12

 被引用回数:22 パーセンタイル:91.07(Chemistry, Multidisciplinary)

The discoveries of intrinsic ferromagnetism in atomically thin van der Waals crystals have opened a new research field enabling fundamental studies on magnetism at two-dimensional (2D) limit as well as development of magnetic van der Waals heterostructures. Here we demonstrate that V$$_{5}$$Se$$_{8}$$ epitaxial thin films grown by molecular-beam epitaxy exhibit emergent 2D ferromagnetism with intrinsic spin polarization of the V 3d electrons although the bulk counterpart is originally antiferromagnetic. Moreover, thickness-dependence measurements reveal that this newly developed 2D ferromagnet could be classified as an itinerant 2D Heisenberg ferromagnet with weak magnetic anisotropy.

論文

Magnetic and electronic properties of B-site-ordered double-perovskite oxide La$$_{2}$$CrMnO$$_{6}$$ thin films

吉松 公平*; 石丸 純也*; 渡会 啓介*; 山本 航平*; 平田 靖透*; 和達 大樹*; 竹田 幸治; 堀場 弘司*; 組頭 広志*; 坂田 修身*; et al.

Physical Review B, 99(23), p.235129_1 - 235129_8, 2019/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:51.19(Materials Science, Multidisciplinary)

We report on magnetic and electronic properties of the B-site-ordered double-perovskite La$$_{2}$$CrMnO$$_{6}$$ films grown by pulsed-laser deposition. The magnetic-field dependence of magnetization curves showed hysteresis at low temperatures regardless of the degree of Cr/Mn order and the saturation magnetization became smaller for the higher-Cr/Mn-ordered film. The X-ray absorption spectroscopy and X-ray magnetic circular dichroism measurements suggested antiferromagnetic coupling between Cr$$^{3+}$$ and Mn$$^{3+}$$ ions, resulting in ferrimagnetism of the B-site-ordered double-perovskite La$$_{2}$$CrMnO$$_{6}$$. A band structure was established by combining these results together with the synchrotron-radiation photoemission and optical spectra. We discuss the magnetic states among the $$B$$-site-ordered La$$_{2}$$$$B'$$MnO$$_{6}$$ ($$B':3d$$ transition-metal elements from V to Ni) being basically consistent with the Kanamori-Goodenough rule.

論文

Engineering a spin-orbital magnetic insulator by tailoring superlattices

松野 丈夫*; 井原 康太*; 山村 周玄*; 和達 大樹*; 石井 賢司; Shankar, V.*; Kee, H.-Y.*; 高木 英典*

Physical Review Letters, 114(24), p.247209_1 - 247209_5, 2015/06

 被引用回数:113 パーセンタイル:97.77(Physics, Multidisciplinary)

In $$5d$$ Ir oxides with interplay of spin-orbit coupling and electron correlations, we have tailored a spin-orbital magnetic insulator out of a semimetal SrIrO$$_3$$ by tuning the structure through superlattices [(SrIrO$$_3$$)$$_m$$, SrTiO$$_3$$] ($$m$$ = 1, 2, 3, 4, and $$infty$$). We observed the systematic decrease of the magnetic ordering temperature and the resistivity as a function of $$m$$. The transition from the semimetal to the insulator is found to be closely linked to the appearance of magnetism at $$m$$ $$simeq$$ 3. Long range magnetic ordering was realized even in the $$m$$ = 1 single layer superlattice, implying that the design and realization of novel electronic phases is feasible at the level of a single atomic layer in complex Ir oxides.

論文

Antiferromagnetic order of the Co$$^{2+}$$ high-spin state with a large orbital angular momentum in La$$_{1.5}$$Ca$$_{0.5}$$CoO$$_{4}$$

岡本 淳*; 中尾 裕則*; 山崎 裕一*; 和達 大樹*; 田中 新*; 久保田 正人; 堀金 和正*; 村上 洋一*; 山田 和芳*

Journal of the Physical Society of Japan, 83(4), p.044705_1 - 044705_6, 2014/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:53.57(Physics, Multidisciplinary)

The antiferromagnetic insulator La$$_{1.5}$$Ca$$_{0.5}$$CoO$$_{4}$$ has been investigated by Co L$$_{2,3}$$-edge and O K-edge X-ray absorption spectroscopy (XAS) measurements and Co L$$_{2,3}$$-edge resonant soft X-ray magnetic scattering (RXMS)measurement to determine the Co electronic structures associated with magnetic ordering. Co L$$_{2,3}$$-edge linear-dichroic XAS shows that Co$$^{2+}$$ takes a high-spin (HS) state and Co$$^{3+}$$ takes a low-spin (LS) state. Using Co L$$_{2,3}$$-edge RXMS, we directly determined that an antiferromagnetic order is formed with a HS state of Co$$^{2+}$$ ions. Moreover, the spin and orbital angular momenta of the Co$$^{2+}$$ HS state are quantitatively estimated to be 1.1$$pm$$0.1 and 1.0$$pm$$0.1, respectively, and to align parallel in the ab plane by utilizing the cluster model calculation. The large orbital angular momentum of the Co$$^{2+}$$ HS state originates from the small $$D_{4h}$$-symmetry crystal field splitting of $$t_{2g}$$ levels, which is comparable with the spin-orbit coupling constant of the Co 3$$d$$ orbital.

論文

Phase change observed in ultrathin Ba$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$TiO$$_3$$ films by in situ resonant photoemission spectroscopy

Lin, Y.-H.*; 寺井 恒太*; 和達 大樹*; 小林 正起*; 滝沢 優*; Hwang, J. I.*; 藤森 淳; Nan, C.-W.*; Li, J.-F.*; 藤森 伸一; et al.

Applied Physics Letters, 90(22), p.222909_1 - 222909_3, 2007/05

AA2007-0754.pdf:0.58MB

 被引用回数:6 パーセンタイル:28.01(Physics, Applied)

パルスレーザー堆積法によりNbをドープしたSrTiO$$_3$$(100)基板上にBa$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$TiO$$_3$$のエピタキシャル薄膜を作製し、室温と低温で価電子帯のTi 2p$$rightarrow$$3dの共鳴光電子分光スペクトルを測定した。その結果膜厚が2.8nm($$sim$$7ML)と2.0nm($$sim$$5ML)の間で大きな違いがみられ、強誘電転移の臨界膜厚が2.0-2.8nmの範囲にあることがわかった。

口頭

極限環境耐性動物クマムシの一種、${it Ramazzottius varieornatus}$の培養法の確立

和達 大樹*; 國枝 武和*; 阿部 渉*; 中原 雄一*; 渡邊 匡彦*; 坂下 哲哉; 浜田 信行*; 小林 泰彦; 東 正剛*; 奥田 隆*

no journal, , 

クマムシを極限環境高等生物のモデル生物として発展させるため、複数種のクマムシを採集し、簡便な培養が可能な種を探索した。野外調査によって得られた4種類のクマムシのうち、札幌市の路上のコケから採取したクマムシの一種、${it Ramazzottius varieornatus}$${it C. vulgaris}$を餌として成長・繁殖できることがわかった。人工培養環境下における${it R. varieornatus}$の寿命はおよそ35日間であり、孵化期間は5.7日であった。生殖様式は単為生殖か自家生殖であることが判明し、1個体あたり、生涯に8個の卵を産んだ。また、${it R. varieornatus}$は、卵,幼体,成体のすべての発生ステージにおいて乾眠に移行できることが確認された。さらに、乾眠状態の成体の${it R. varieornatus}$を種々の極限環境に暴露しても、高い生存率を示した。

口頭

極限環境暴露がクマムシ${it Ramazzottius varieornatus}$の生存期間と繁殖能に与える影響

和達 大樹*; 國枝 武和*; 坂下 哲哉; 川井 清司*; 岩田 健一*; 中原 雄一*; 浜田 信行*; 小関 成樹*; 山本 和貴*; 小林 泰彦; et al.

no journal, , 

本研究は、培養した${it R. varieornatus}$を用いて極限環境暴露後の個体の生存期間と繁殖能に与える影響を明らかにすることで、地球外環境における多細胞生物の存在可能性を探ることを目的とした。イオンビーム以外の極限環境に暴露した個体の生存期間は、非処理区の場合よりも低下することはなかった。また、超高圧とイオンビームを処理した個体の産卵数及び孵化個体数は、非処理区の場合に比べ有意な低下が見られたものの、すべての条件において暴露個体から次世代が生じた。本研究により、極限環境に暴露されたクマムシが子孫を残せることが初めて明らかになった。

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