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固体物理学において、カゴメ金属またはカゴメ磁石は強磁性 量子材料の一種である。カゴメ磁石の原子格子は、日本の伝統的な籠編みのカゴメ模様に似た、重なり合う三角形と大きな六角形の空隙が層状に形成されている。[1] [2] [3] [4]この形状は、ディラック交差を伴う平坦な電子バンド構造を 誘発し、その中で低エネルギー電子のダイナミクスが強く相関する。[5]
カゴメ金属内の電子は「量子ホール効果の3次元版」を経験する。磁気効果により電子はカゴメ三角形の周りを流れる必要があり、これは超伝導に似ている。[5]この現象は低温と高外部磁場の多くの材料で発生するが、超伝導とは異なり、標準条件下 でも効果が持続する材料が知られている。[5] [6]
2011 年に発見された最初の室温で外部磁場が消えるカゴメ磁石は、金属間化合物 Fe 3 Sn 2でした。 [7]それ以来、多くのカゴメ磁石が 発見されています。カゴメ磁石は、さまざまな結晶構造と磁気構造で発生し、一般的には面内周期が約 5.5 Å の3 d遷移金属カゴメ格子を特徴とします。例としては、反強磁性体Mn 3 Sn、常磁性体CoSn、フェリ磁性体TbMn 6 Sn 6、ハード強磁性体 (およびワイル半金属) Co 3 Sn 2 S 2、ソフト強磁性体Fe 3 Sn 2などがあります。 2019 年まで、既知のカゴメ材料にはすべて、強いスピン軌道相互作用を持つ重元素スズが含まれていましたが、研究中の潜在的なカゴメ材料（2019 年現在）には、磁気的にドープされたワイル半金属Co 2 MnGa、[8]およびAV 3 Sb 5クラス（A = Cs、Rb、K）が含まれていました。[9]カゴメ磁石に関する研究のほとんどは Fe 3 Sn 2 で行われてきましたが、その後、FeSn は実際には理想的なカゴメ格子に非常に近い構造を示すことが発見されました。[10] [アップデート]
カゴメ格子には、巨大なディラック電子、ベリー曲率、バンドギャップ、スピン軌道相互作用が存在し、これらはすべてホール効果とゼロエネルギー損失電流につながります。[6] [11] [12]これらの動作は、量子コンピューティング、スピン超伝導体、低電力エレクトロニクスの技術開発に有望です。[5] [6] 特にCsV3Sb5 は、超伝導、 [13]トポロジカル状態など、数多くのエキゾチックな特性を示します。[不明瞭] [14] [15] [16] [17]カゴメ金属では、広い温度範囲で磁気スキルミオニックバブルが発見されています。たとえば、LTEM を使用してFe 3 Sn 2で約 200-600 Kで観測されましたが、臨界磁場は約 0.8 T でした。[18]
参照
参考文献
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