市大,新種の磁気スキルミオンを発見

大阪市立大学の研究グループは,磁性量子流体におけるスピン流と磁壁の相互作用によって引き起こされる量子ケルビン・ヘルムホルツ不安定性の結果,新種の磁気スキルミオンが生じることを発見した(ニュースリリース)。

磁性をもつ冷却原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体(Bose-Einstein condensate)のような磁性量子流体では,本質的な理解の妨げとなる不純物や熱揺らぎ等の影響が近似的に無視できるため,織目構造やスピン流が本来もつ固有の性質を調べる系としてとても優れている。

研究では,この磁性量子流体の強磁性相における磁壁にスピン流を作用させることで,特殊な織目構造を持つスキルミオンが生成されることを明らかにした。

通常,孤立したスキルミオンのトポロジカル量子数は整数だが,今回発見された新種のスキルミオンはその内部にスピン特異点を自発的に形成することで半整数の量子数をもつ非対称な織目構造を保持していることがわかった。

特異点の形成は一般にその系のエネルギーを上昇させるため好まれないが,新種のスキルミオンではスピン特異点に局所的に液晶のような状態が現れることでエネルギーの上昇が抑制されている。

このような構造を持つスキルミオンは他の系ではほとんど知られておらず,研究グループは今後,幅広い分野への波及効果が期待されるとしている。

その他関連ニュース

  • 早大,スキルミオンを脳型コンピューティング応用 2022年08月03日
  • 理研ら,磁気異方性制御で磁気渦構造を安定化 2022年01月26日
  • 東大,トポロジカルスピン結晶の新規制御法を発見 2021年12月02日
  • 理研ら,室温で単一スキルミオンの電流駆動に成功 2021年11月26日
  • 東大ら,スキルミオンひもの三次元形状を可視化 2021年11月12日
  • 理研,スキルミオンの挙動をレーザーで解明 2021年06月17日
  • 名大,ドメインウォール・スキルミオンを観測 2021年06月11日
  • 理研,室温でアンチスキルミオンを示す物質を発見 2021年01月26日