ヘリマグネティクス

ヘリ磁性は、隣接する磁気モーメントのスピンが螺旋状またはらせん状に配列する磁気秩序の一種で、特徴的な回転角は0度から180度の間です。これは、強磁性および反強磁性の交換相互作用の競合によって生じます。^{[ 1 ]}強磁性および反強磁性は、それぞれ特徴的な回転角が0度および180度のヘリ磁性構造として見ることができます。ヘリ磁性秩序は、左巻きまたは右巻きのいずれかの性質を持つため、空間反転対称性を破ります。

厳密に言えば、ヘリ磁石は永久磁気モーメントを持たないため、複雑なタイプの反強磁性体とみなされることがあります。この点が、永久磁気モーメントに加えて螺旋状の変調を持つ円錐磁石（例えば、20 K以下のホルミウム磁石^{[ 2 ]}）とヘリ磁石を区別する点です。ヘリ磁石は、螺旋が1回転するのにかかる距離によって特徴づけられます。ねじ山のピッチになぞらえて、繰り返し周期はヘリ磁石の「ピッチ」として知られています。螺旋の周期が結晶の単位格子の有理数倍である場合、構造は整合的であり、これは_MnO2に対して最初に提案された構造と同様です。^{[ 3 ]}一方、倍数が無理数である場合、磁性は非整合的であり、これは更新されたMnO2構造と同様_です。^{[ 4 ]}

ヘリ磁性は、1959 年に二酸化マンガンの磁気構造の説明として初めて提唱されました。^[³^]当初は中性子回折に適用されましたが、その後、ローレンツ電子顕微鏡によってより直接的に観察されています。^[⁵^]ヘリ磁性構造の中には、室温まで安定であると報告されているものもあります。^[⁶^]通常の強磁性体には個々の磁気ドメインを分離するドメイン壁があるように、ヘリ磁性体にはトポロジカル電荷によって特徴付けられる独自の種類のドメイン壁があります。^[⁷^]

多くのヘリ磁性体は、FeSi（B20）結晶構造型のようなキラル立方構造を持つ。これらの材料では、強磁性交換相互作用とジャロシンスキー・守谷相互作用の組み合わせにより、比較的長い周期を持つらせん構造が形成される。結晶構造は常磁性状態でも非中心対称であるため、ヘリ磁性状態への磁気遷移は反転対称性を破らず、らせんの方向は結晶構造に固定される。

一方、他の材料におけるヘリ磁性は、フラストレーション磁性やRKKY相互作用に基づく場合もある。その結果、 MnP型（B31）化合物のような中心対称構造でも、左巻きと右巻きのらせんが共存する二重らせん型のヘリ磁性を示すことがある。^{[ 8 ]}これらの遍歴ヘリ磁性体では、ヘリシティの方向は印加電流と磁場によって制御できる。^{[ 9 ]}

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ヘリマグネティクス

関連項目

参考文献

関連するトピック

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