研究リスト
X線吸収・散乱理論
X線を試料に照射するとエネルギーに依存した吸収度を示します。入射するX線を円偏光にして磁性体試料に入射すると、左回りと右回りの円偏光で吸収度が変化する現象が起きることがあります。この現象はＸ線磁気円二色性（X-ray Magnetic Circular Dichroism; XMCD）と呼ばれるもので、円偏光の光スピンと試料の磁化方向に依存して吸収度が異なることに由来します。
120度反強磁性体におけるX線磁気円二色性（XMCD）
XMCDは磁化のある強磁性体で良く観測される現象ですが、反強磁性体でも磁化が完全に打ち消し合わないフェリ磁性体や寄生強磁性体でも残っている磁化に応じて観測されることがあります。しかし、磁化が完全に打ち消し合っている反強磁性体ではXMCDは発現しないと思われてきました。本研究では、磁化が打ち消し合っているある種の反強磁性体ではXMCDが発現しうることを理論的に提唱しました。例えば、120度反強磁性体では磁気モーメントが完全に打ち消し合っています。もし、結晶場の影響によって電子軌道の縮退がとけていると、各サイトの磁気モーメントと電子軌道の量子化軸の関係からTz項とよばれる磁気双極子モーメントに由来するXMCDが打ち消さずに残りえることを示しました。このような磁気構造や電子軌道の配置が反強磁性体Mn3Snにおいて実現しており、XMCD信号が実際に発現することを実証しました。
【関連論文】
Y. Yamasaki, H. Nakao, and T.-h. Arima, J. Phys. Soc. Jpn. 89, 083703 (2020)
M. Kimata et al., Nature Communications 12, 5582 (2021)
交替磁性体(altermagnet)
強磁性体とは磁気の源である電子の磁気モーメントが結晶中で同じ方向を向いてい揃っており自発的な磁化を有する磁石になります。他方で、磁気モーメントが反対方向に向いて揃ってしまう反強磁性体は磁石なりません。しかし、交替磁性体では磁化のない反強磁性体であるにも関わらず強磁性の性質を兼ね備えています。空間反転対称性が保たれた交替磁性体では磁気対称性に応じてs波、d波、g波型のスピン分裂を生じることが知られています。
d波交替磁性体における異方的スピンホール効果
スピネル酸化物NiCo2O4において異方的な異常ホール効果を観測しました。オンサーガーの相反定理によるとホール効果は電流の方向に依存しない等方的な現象ですが、拡張磁気トロイダル四極子と呼ばれる反強磁性構造と強磁性が共存すると異方的な電子状態が実現し、異方的な異常ホール効果を発現することを明らかにしました。拡張磁気トロイダル四極子はd波交替磁性体で予測されているd波型のスピン分裂を誘起し、異方的なスピンホール効果が生じます。今回の結果は、d波交替磁性体と強磁性のスピン分裂の干渉によって異方的な異常ホール効果が発現したと推定されます。
"Quadrupole anomalous Hall effect in magnetically induced electron nematic state",
Hiroki Koizumi, Yuichi Yamasaki and Hideto Yanagihara,
Nature Communications 14, 8074 (2023); 10.1038/s41467-023-43543-1
