強相関物性研究グループ

主宰者

主宰者名 十倉 好紀 Yoshinori Tokura
学位 工学博士
役職 グループディレクター
略歴
1981東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻 博士課程修了
1986東京大学理学部物理学科 助教授
1994東京大学大学院理学系研究科物理学専攻 教授
1995同 工学系研究科物理工学専攻 教授 (現職)
2001産業技術総合研究所 強相関電子技術研究センター センター長
2007理化学研究所 交差相関物性科学研究グループ グループディレクター
2008産業技術総合研究所 フェロー (現職)
2010理化学研究所 物質機能創成研究領域 領域長
2010同 強相関量子科学研究グループ グループディレクター
2013同 創発物性科学研究センター センター長 (現職)
2013同 強相関物理部門 強相関物性研究グループ グループディレクター (現職)
2014同 強相関物理部門 強相関量子伝導研究チーム チームリーダー (現職)
2019東京大学卓越教授 (現職)

研究室概要

強相関電子系が示す、驚くべき創発物性を開拓し、その機能発現の学理を構築することを目指す。特に、自明でないスピン構造や軌道構造における、電子の輸送特性、誘電的特性、光学的特性に注目し、そのスピン・軌道状態との相関を明らかにする。また、相対論的なスピン軌道相互作用の強い系にも着目し、その電子物性に与える影響と新しい磁気電気機能を明らかにする。具体的に研究対象とする物質群は、高温超伝導、超巨大磁気抵抗系、マルチフェロイックス、トポロジカル絶縁体、スキルミオン系を含む。

研究分野

物理学、工学、材料科学

キーワード

強相関電子系
トポロジカル絶縁体
スピン-軌道相互作用
ベリー位相物理
マルチフェロイクス
スキルミオン

研究紹介

巨大な固体電磁機能を創発するトポロジカルなスピンテクスチャー

磁性体中に広く見出される、スキルミオンと呼ばれるスピンテクスチャー。スキルミオンとは、もともと、核物理学において、核子の状態を記述するために、スキルム博士によって提唱された概念で、量子論における「粒子」をトポロジーによって定義する考え方である。このようなトポロジカルな「粒子」が、身の回りにある磁性体の中に普遍的に存在する可能性を見出した。図中の矢印はスピン(電子の磁気モーメント)の向きを表す。粒子の周辺では、垂直方向を向くが、中に入るに従い、スピンは渦を巻き、中心部では逆を向く。このスピンのトポロジーは通常の磁気構造から連続的には変形できないので、トポロジーで保護された安定な粒子、スキルミオン、としてふるまう。スキルミオンは、電子系(矢印のスピンをもつ黄色球)に働く巨大な仮想磁場(創発磁場)を引き起こし、電流を横に曲げる(ホール効果)と同時に、自身も電流で駆動される。その臨界電流密度は100 A/cm2と極端に小さく、通常の磁壁の電流駆動に比べて、10万分の1以下の電流で済む。このスキルミオンを新しい情報担体とするエレクトロニクス-スキルミオニクス-に向けた取り組みが進行中である。

スキルミオンと運動する電子の模式図

スキルミオンと運動する電子

メンバー一覧

十倉 好紀 Yoshinori Tokura

グループディレクター tokura[at]riken.jp R

Chenglong Zhang

特別研究員

藤代 有絵子 Yukako Fujishiro

基礎科学特別研究員

金子 良夫 Yoshio Kaneko

上級技師

寺倉 千恵子 Chieko Terakura

上級技師 terakura[at]riken.jp R

遠藤 康夫 Yasuo Endoh

研究嘱託

市川 昌和 Masakazu Ichikawa

研究嘱託

荻本 泰史 Yasushi Ogimoto

客員主管研究員

主要論文

  1. Y. Fujishiro, N. Kanazawa, R. Kurihara, H. Ishizuka, T. Hori, F. S. Yasin, X.Z. Yu, A. Tsukazaki, M. Ichikawa, M. Kawasaki, N. Nagaosa, M. Tokunaga, and Y. Tokura

    Giant anomalous Hall effect from spin-chirality scattering in a chiral magnet

    Nat. Commun. 12, 317 (2021)
  2. T. Yokouchi, F. Kagawa, M. Hirschberger, Y. Otani, N. Nagaosa, and Y. Tokura

    Emergent electromagnetic induction in a helical-spin magnet

    Nature 586, 232 (2020)
  3. T. Kurumaji, T. Nakajima, M. Hirschberger, A. Kikkawa, Y. Yamasaki, H. Sagayama, H. Nakao, Y. Taguchi, T.-h. Arima, and Y. Tokura

    Skyrmion lattice with a giant topological Hall effect in a frustrated triangular-lattice magnet

    Science 365, 914 (2019)
  4. Y. Fujishiro, N. Kanazawa, T. Nakajima, X. Z. Yu, K. Ohishi, Y. Kawamura, K. Kakurai, T. Arima, H. Mitamura, A. Miyake, K. Akiba, M. Tokunaga, A. Matsuo, K. Kindo, T. Koretsune, R. Arita, and Y. Tokura

    Topological transitions among skyrmion- and hedgehog-lattice states in cubic chiral magnets

    Nat. Commun. 10, 1059 (2019)
  5. T. Kurumaji, T. Nakajima, V. Ukleev, A. Feoktystov, T.-h. Arima, K. Kakurai, and Y. Tokura

    Neel-Type Skyrmion Lattice in the Tetragonal Polar Magnet VOSe2O5

    Phys. Rev. Lett. 119, 2100 (2017)

研究紹介記事