創発機能磁性材料研究ユニット

主宰者

主宰者名

軽部皓介 Kosuke Karube

役職

ユニットリーダー

HP

略歴

2015	京都大学理学研究科博士課程修了
2015	理化学研究所創発物性科学研究センター強相関物質研究グループ特別研究員
2019	同研究員
2023	同上級研究員
2023	理化学研究所創発物性科学研究センター統合物性科学研究プログラム創発機能磁性材料研究ユニットユニットリーダー（現職）

研究室概要

当ユニットは、物質合成を軸として、トポロジカル機能や高性能磁気機能を持つ磁性材料の新規開拓を行う。具体的には、金属間化合物、酸化物等におけるトポロジカル磁性材料や強磁性・反強磁性材料などの物質開拓を行い、磁気測定、走査型プローブ顕微鏡、中性子散乱など様々な測定手法により、その磁気構造やトポロジカル物性・機能を明らかにする。

研究分野

物理学／材料科学／工学

キーワード

強相関電子系
トポロジカル磁性

研究紹介

室温アンチスキルミオンの物質開拓

スキルミオンはトポロジカルに保護された渦状の磁気構造体であり、スピントロニクスへの応用が期待されている。一方、アンチスキルミオンは、スキルミオンと逆符号のトポロジカル数を持つ反渦型のトポロジカル磁気構造体である。アンチスキルミオンはD_2dまたはS₄対称性の結晶構造を持つ磁性体で発現すると予想されていたが、これまでに発見されている物質はD_2d対称性のホイスラー合金のみであった。我々は、S₄対称性の結晶構造を持つ室温強磁性体(Fe,Ni)₃Pに着目し、系統的な物質合成と磁気測定を行った結果、4d遷移元素をドープすることで磁気異方性が劇的に変化することを見出した。特にPdをドープすると磁気異方性が容易面型から容易軸型に変化し、(Fe_0.63Ni_0.30Pd_0.07)₃Pにおいて室温以上でアンチスキルミオンが発現することを発見した。

(a) アンチスキルミオンの磁気構造の模式図。 (b) M3P (M: 遷移金属) のS₄対称性を持つ結晶構造の模式図。 (c) 4d遷移金属をドープした (Fe,Ni)₃Pの様々な組成に対する磁気異方性エネルギーの温度依存性。

メンバー一覧

軽部皓介 Kosuke Karube	ユニットリーダー	kosuke.karube[at]riken.jp

主要論文

K. Karube, V. Ukleev, F. Kagawa, Y. Tokura, Y. Taguchi, and J. S. White

Unveiling the anisotronic fractal magnetic domain structure in bulk crystals of antiskyrmion host (FeNiPd)₃P by small-angle neutron scattering

J. Appl. Crystallogr. 55, 1392-1400 (2022)
K. Karube, L. Peng, J. Masell, M. Hemmida, H.-A. K. von Nidda, I. Kezsmarki, X. Yu, Y. Tokura, and Y. Taguchi

Doping Control of Magnetic Anisotropy for Stable Antiskyrmion Formation in Schreibersite (FeNi)₃P with S₄ symmetry

Adv. Mater. 34, 2108770 (2022)
K. Karube, L. C. Peng, J. Masell, X. Z. Yu, F. Kagawa, Y. Tokura, and Y. Taguchi

Room-temperature antiskyrmions and sawtooth surface textures in a non-centrosymmetric magnet with S₄ symmetry

Nat. Mater. 20, 335 (2021)
K. Karube, J. S. White, V. Ukleev, C. D. Dewhurst, R. Cubitt, A. Kikkawa, Y. Tokunaga, H. M. Ronnow, Y. Tokura, and Y. Taguchi

Metastable skyrmion lattices governed by magnetic disorder and anisotropy in beta-Mn-type chiral magnets

Phys. Rev. B 102, 064408 (2020)
K. Karube, J. S. White, N. Reynolds, J. L. Gavilano, H. Oike, A. Kikkawa, F. Kagawa, Y. Tokunaga, H. M. Ronnow, Y. Tokura, and Y. Taguchi

Robust metastable skyrmions and their triangular-square lattice structural transition in a high-temperature chiral magnet

Nat. Mater. 15, 1237 (2016)

主宰者