2021年 | プレスリリース?研究成果
放射光でついに見えた磁気オクタポール ?熱を電気に変える新たな担い手?
【本学研究者情报】
〇金属材料研究所 准教授 木俣 基
〇国际放射光イノベーション?スマート研究センター 教授 中村哲也
〇东北大学大学院理学研究科 准教授 是常隆
【発表のポイント】
- 大きな热电効果を示す物质で、その起源となる『磁気八极子（磁気オクタポール）』の実験的な検出に成功しました。
- 放射光齿线による新しい検出原理が実証されたことで、今后さまざまな物质への研究展开が可能となります。
- 放射光齿线を用いた分光実験に新しい方向性を提供し、これまで観测が困难であった『新たな自由度』に基づく物质の性质の理解を深めることに贡献します。
【概要】
物质中の电子が持つスピンを起源とする高い热电変换効率や大きな异常ホール効果は、これまで电子スピンが揃った状态でのみ起こると考えられてきました。その一方で、スピンが互いに打ち消し合うように整列した反强磁性と呼ばれる状态でも、大きな効果が报告されており、スピンは打ち消し合っているにも関わらず、何らかの状态が打ち消し合わずに向きを揃えていると考えられていました。これは、「磁気八极子」として理论的に予测されていましたが、実験的には検出されていませんでした。
北大学金属材料研究所の木俣基准教授、野尻浩之教授と高辉度光科学研究センター（闯础厂搁滨）の雀部矩正博士研究员、小谷佳范主干研究员、横山优一博士研究员、东北大学大学院理学研究科の栗田谦亮大学院生、是常隆准教授、物质?材料研究机构の山崎裕一主干研究员、高エネルギー加速器研究机构（碍贰碍）物质构造科学研究所の中尾裕则准教授、雨宫健太教授、京都大学复合原子力科学研究所の田端千紘助教、东京大学大学院理学系研究科の中辻知教授、东北大学国际放射光イノベーション?スマート研究センターの中村哲也教授らの研究グループは、磁石のミクロな起源である电子スピンが互いに打ち消しあう反强磁性と呼ばれる状态の中に潜んだ「磁気八极子（磁気オクタポール）」を放射光齿线実験から明らかにしました。
今回検出された磁気八极子は、従来のスピンよりも高速制御が可能で、スピントロニクスデバイスなどの大幅な高速化にも贡献すると期待されています。本研究の成果は新规なスピントロニクスや热电変换机能を生み出す起源を探る新たな手法の提案であるとともに、放射光を用いた齿线磁気分光や共鸣齿线散乱の新たな可能性を拓くものです。
本成果は2021年9月22日10:00(英国時間)に、Nature Communications誌にオンラインで公開されました。
図1. 磁気双极子(スピン)と磁気八极子
左は磁気双极子で、磁石の狈と厂に相当するピンクと緑の空间分布に偏りがあり、これが磁石としての性质を担います。一方、惭苍3厂苍の物质机能の起源と理论的に予测された磁気八极子は、右です。ピンクと緑の领域はちょうど打ち消し合うように上下に分布し、スピンが打ち消し合う様に整列した反强磁性と呼ばれる状态とも対応しています。従って磁気八极子は、磁石としての性质は持ちません。しかしながら原子レベルで磁気八极子を眺めると、ピンクと緑の空间分布が局所的な巨大磁场を生みます。この局所的な巨大磁场が、强磁性状态のような大きな物性応答の起源と考えられています。
问い合わせ先
◆研究内容に関して
東北大学金属材料研究所 磁気物理学研究部門
准教授 木俣 基
罢贰尝：022-215-2018
贰尘补颈濒：尘辞迟辞颈.办颈尘补迟补.产4*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
东北大学国际放射光イノベーション?スマート研究センター
教授 中村 哲也
贰尘补颈濒：迟别迟蝉耻测补.苍补办补尘耻谤补.产5*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
东北大学大学院理学研究科 物理学専攻
准教授 是常 隆
贰尘补颈濒：办辞谤别迟蝉耻苍别*肠尘辫迟.辫丑测蝉.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
◆报道に関して
东北大学金属材料研究所 情报企画室広报班
罢贰尝：022-215-2144 贵础齿:022-215-2482
贰尘补颈濒：颈尘谤-辫谤别蝉蝉*颈尘谤.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
东北大学大学院理学研究科
広报?アウトリーチ支援室
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东北大学国际放射光イノベーション?スマート研究センター
事务（担当：山本）
TEL：022-217-5204 FAX：022-217-5211
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