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物性物理学：カイラル磁性体におけるメロンとスキルミオンの間のトポロジカルスピンテクスチャーの変換
Nature 564, 7734 doi: 10.1038/s41586-018-0745-3
正方晶構造や六方晶構造の結晶格子は、外部刺激に応答して構造転移を示すことが多い。メロンとアンチメロンあるいはスキルミオンとアンチスキルミオン（磁場中の電子スピンの分布に関係する渦のタイプ）から構成される格子など、トポロジカルスピンテクスチャーの格子形態についても類似した挙動が予想されるが、実験的にはまだ確認されていない。今回我々は、面内磁気異方性を示すカイラル格子磁性体Co8Zn9Mn3薄板におけるスピンテクスチャーの実空間観察について報告する。観察から、室温において磁場の存在下で、ヘリカル状態からメロンとアンチメロンの二次元正方格子が出現し、さらにこの二次元正方格子からスキルミオンの二次元六方格子への変換が起こることが実証された。温度を下げながら連続的に観察したところ、トポロジカルに保護されたスキルミオンは温度変化に対してずっとロバストであるのに対し、メロンとアンチメロンの正方格子は非トポロジカルな面内スピンヘリックスへ緩和することが明らかになり、メロンとアンチメロンとスキルミオンとではトポロジカル安定性が異なることが浮き彫りになった。今回の研究結果は、多種多様なトポロジカルスピンテクスチャーとその格子形態を実証するもので、今後の創発的電磁特性の研究を促進するはずである。
