結晶物理学特論 / Science of magnetoelectric correlation in magnets

後期 火曜日 ３講時. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員/Instructor : 小野瀬 佳文, 新居 陽一. 学期/Semester: 後期. 開講年度/Year: 2024. 科目ナンバリング/Course code/number: SPH-CMP523J. 使用言語/Language Used in Course: 日本語.

所属講座等

結晶物理学講座

授業題目

磁性体における電気磁気相関の科学

Course Title

Science of magnetoelectric correlation in magnets

授業の目的と概要

古典的電磁気学によると、磁束の変化によって電場が生じるファラデーの法則や電場の変化によって磁場が生じるアンペールマクスウェルの法則といった形で電気と磁気の相関が生じる。しかしながら、物質中では電気の源は電子が持つ電荷で磁性は電子のスピンによって担われており両者はより強く結びついている。特に、磁性体中での電子は対称性の破れやトポロジーの効果などが働くと、電気と磁気が相関した非自明な応答がしばしば発現する。この授業では、磁性誘電体における電気磁気相関や遍歴磁性体におけるトポロジカルホール効果、電流誘起磁気トルク、弾性波伝搬におけるトポロジーや対称性の破れの効果などを学び、磁性体における電気磁気相関の現代的理解を習得することを目指す。

Purpose/Abstract

According to classical electromagnetism, an electric field is induced by the change of magnetic flux (Faraday law), and a magnetic field emerges owing to a change of electric fields (Maxwell-Ampere law). In materials, electricity and magnetism are dominated by, respectively, the charge and spin of electrons, which are therefore closely coupled to each other. In particular, in magnets, nontrivial electromagnetic responses are frequently emergent due to the effect of topology and/or symmetry breakdown. In this class, we study magnetoelectric correlation in magnetic dielectrics, and topological Hall effect and spin-transfer torque in itinerant magnets, effects of topology/symmetry-breaking on elastic wave, and so on in order to acquire the contemporary understanding of magnetoelectric correlation in magnets.

学習の到達目標

磁性体中の電気磁気相関に関する現代的な理解

Goal

Contemporary understanding of magnetoelectric correlation in magnets

授業内容・方法と進度予定

1. 物質中の電磁気学
2. 局在磁性の基礎
3. 磁性誘電体(マルチフェロイクス）中の電気磁気相関
4. マグノン励起における動的電気磁気効果
5. 遍歴電子と遍歴磁性
6. 磁気輸送現象とトポロジカル効果
7. 電流誘起トルクと磁気誘起起電力
8. 弾性波伝搬における創発現象

Contentsandprogressscheduleofthe class

1. Electromagnetism in matters
2. Magnetism in insulators
3. Magnetoelectric correlation in multiferroics
4. Dynamical magnetoelectric effect of magnon excitation
5. Itinerant electrons and magnetism in conductors
6. Magneto-transport phenomena and topological effect
7. Current induced magnetic torque and magnetically induced motive force
8. Emergent phenomena on elastic waves

成績評価方法

レポート、出席

Grading

report, attendance

教科書および参考書

教科書はなし。参考書は以下のもの

磁性学入門　裳華房　白鳥紀一・近桂一郎　著
マルチフェロイクス―物質中の電磁気学の新展開－　共立出版　有馬孝尚

Books required/referenced

No text book.
The Japanese books listed above are related to this class but you do not have to read them.

授業時間外学習

レポートのみ

Preparation and review

Only writing reports