磁性：スピン空間群によって記述されるコリニア磁性体の非従来型マグノン
Nature 640, 8058 doi: 10.1038/s41586-025-08715-7
マグノン系は、例えばディラックマグノンやワイルマグノンなど、ボソニックトポロジーを探る豊かな場を提供し、無電荷のトポロジカルに保護された境界モード、マグノンの熱ホール効果、マグノンのスピンネルンスト効果など、さまざまなエキゾチック現象につながっている。しかし、磁気的な幾何学配置や、等方的なハイゼンベルク相互作用に主に支配されるスピンハミルトニアンの基本的な対称性記述が存在しないために、こうした現象の理解が阻まれている。結果として生じるマグノン分散は、磁気空間群の表現理論のシナリオを超えるギャップレスのマグノンバンドノードを可能にすることから、非従来型マグノンと称されている。今回我々は、コリニア磁気配置を解明するスピン空間群理論を開発し、1421通りのコリニアスピン空間群を4つのタイプに分類し、それらのバンド表現を構築して、12重点（duodecuple point）、8重ノード線（octuple nodal line）、電荷4の8重点（octuple point）など、非従来型マグノンの包括的な一覧を作成した。我々は、MAGNDATAデータベースに基づき、非従来型のマグノン持つ498個のコリニア磁性体を特定し、そのうち200個以上のマグノンバンド構造を、第一原理計算と線形スピン波理論を用いることによって得た。加えて、これらの磁性体におけるスピン–軌道結合により誘起される交換相互作用の影響の評価により、80％以上がハイゼンベルク相互作用に主に支配されていることが見いだされた。これは、このスピン空間群が、大半の3d、4d、半充填4fコリニア磁性体におけるマグノンバンドノードを記述する、理想的な枠組みの役割を果たすことを示している。
