THC(サーマルホールコレクション)2022夏



【イントロ】

 Tokyo Girls Collection(東京ガールズコレクション、TGC)といえば、「日本のガールズカルチャーを世界へ」をテーマに、2005年8月から開催されている日本のファッションイベントです。若年女性向けの既製服を対象とした服飾製品の販売会と、それに付随するファッションショー、およびライブを主なコンテンツとしており、日本最大級のファッションの祭典と名高いイベントとなっています[引用元1]。日本の「カワイイ」を世界に発信する場ということですね。

 一方、物質の示す電気・熱的性質、いわゆる物性はその物質特有の「カワイイ」を表すとみることが出来ます。その中でも熱ホール効果とは、「熱流が磁場によって曲げられる現象」であり、いわゆる電流のホール効果の熱流版として考えることができます[引用元]。一般に熱ホール効果は、通常のホール効果と同じように、電子(ホール)がそのキャリアを担うため金属で観測されることが期待されます。ところが近年、電子が存在しない絶縁体においても熱ホール効果が観測され注目を集めています。これは物質中の電子以外の準粒子、例えばマグノンやスピノン、そしてフォノンなどがそのキャリアを担っていることを示唆しています。逆に熱ホール効果を使えば、絶縁体中に生じる電荷中性なキャリアを捉えることができ、新しい物性を開拓する事ができます。つまり熱ホール効果は物性の新しい「カワイイ」を見つける舞台、実質的に東京ガールズコレクションとも言えます。

 そこで本記事では、Thermal Hall Collection(THC)と題して物性の「カワイイ」を代表する現象、熱ホール効果を示す物質を紹介します。

熱ホール効果の概念図[引用元:日刊工業新聞社]

【手法】

グーグル検索とArxivで「Thermal Hall effect」と検索して出てきた物質を抽出しました。
人力です。

【出演モデル】

1,Lu2V2O7
代表作:Observation of the Magnon Hall Effect
紹介:左右対称な磁場依存性が素敵な娘。マグノンがキャリアと考えられている。ベリーカワイイ。
2,Tb3Ga5O12
代表作:Phenomenological Evidence for the Phonon Hall Effect
紹介:デビューから20年、ベテランモデルさん。素敵なフォノンが特徴。安心のカワイイ。
3,La2−xSrxCuO4他の銅酸化物超伝導
代表作:Giant thermal Hall conductivity in the pseudogap phase of cuprate superconductors
紹介:超伝導でも活躍する銅酸化物の、磁気秩序のない擬ギャップ相で観られる熱ホール効果。スピンカイラリティなどに依存する中性励起の存在が示唆される謎の多いモデル。有名人カワイイ。


4,Cd-kapellasite
代表作:Thermal Hall Effects of Spins and Phonons in Kagome Antiferromagnet Cd-Kapellasite
紹介:スピンフラストレーションが期待されるカゴメ物質の熱ホール効果。スピン成分と格子成分の絡み合いにより特徴的な温度依存性を示す。カワイイ…絡み合い…ふふ。
5,Pr2Ir2O7
代表作:Phonon thermal Hall effect in a metallic spin ice
紹介:金属スピンアイスと呼ばれるイリジウム酸化物の熱ホール効果。スピンとフォノンの結合の影響が観られる。イジリカワイイ。
6,α-RuCl3
代表作:Majorana quantization and half-integer thermal quantum Hall effect in a Kitaev spin liquid
紹介:磁場誘起スピン液体相と目される磁性相で観測される熱ホール効果。低温で量子化値を示すことからマヨラナ励起起因の熱ホール効果と考えられている。一方で、その温度依存性や絶対値を支持する結果と反証する両方の結果が報告されており、今最も注目されているアイドル。すごいカワイイ。

7,QHE(量子ホール状態)
代表作:Observation of half-integer thermal Hall conductance
紹介:5/2分数量子ホール状態における熱ホール効果の半整数量子化。RuCl3と同時にデビューした美少女モデル。極低温過ぎてこれはこれで追試が難しい。クールビューティーかわいい。

8,Tb2Ti2O7
代表作:Large thermal Hall conductivity of neutral spin excitations in a frustrated quantum magnet
紹介:量子スピンアイス絶縁体における、熱ホール効果。マグノンとはまた違った謎の中性励起の存在が示唆されている。ミステリアスカワイイ。

9,Yb2Ti2O7
代表作:Enhanced thermal Hall conductivity below 1 Kelvin in the pyrochlore magnet Yb2Ti2O7
紹介:0.29Kの希釈冷凍機温度以下でも十分な大きさの熱ホール効果を示す初めての報告。マグノンの寄与が考えられている。冷静カワイイ。

10,Bi
代表作:Non-contact imaging detection of thermal Hall effect signature by periodic heating method using lock-in thermography
紹介:非接触での熱ホール効果の測定方法の提案。室温でBiの熱ホール効果を観測している。隠し撮りみたいでちょっとエッチだなと思った。シンプルかわいい。

11,Cu
代表作:The Thermal Hall Effect in Copper
紹介:代表的金属であるCuの熱ホール効果。大ベテランモデル感ある。近影なし。

12,Al
代表作:Size effects in the thermal hall effect of aluminium films
紹介:代表的金属であるAlの熱ホール効果。Cuと並んで大ベテランモデル感ある。こちらも近影なし。

13,VI3
代表作:Anomalous Thermal Hall Effect in an Insulating van der Waals Magnet
紹介:ハニカム格子由来のトポロジカルマグノンとフォノンがキャリアと見られる熱ホール効果が観測されている。ファンデルワールス物質な点も注目が高い。積層カワイイ。
14,Ba3CuSb2O9
代表作:Thermal Hall Effect in a Phonon-Glass Ba3CuSb2O9
紹介:量子スピン液体候補物質Ba3CuSb2O9の熱ホール効果。縦熱伝導度が十分小さいことからCuのスピンに散乱されたフォノンによる熱ホール効果と考えられている。ダンベルカワイイ。
15,Cu3V2O7(OH)2⋅2H2O
代表作:Emergence of nontrivial magnetic excitations in a spin-liquid state of kagomé volborthite
紹介:量子スピン液体候補物質Cu3V2O7(OH)2⋅2H2Oの熱ホール効果。量子スピン液体からの中性励起により熱ホール効果が生じていると考えられている。エラーバーカワイイ。

16,SrTiO3
代表作:Phonon Thermal Hall Effect in Strontium Titanate
紹介:代表的な量子誘電体STOで観測された熱ホール効果。銅酸化物やRuCl3と同じような温度依存性を示すことから共通するメカニズムが存在することが示唆される。ドSカワイイ。

17,SrCu2(BO3)2
代表作:Intrinsic suppression of topological thermal Hall effect in an exactly solvable quantum magnet
紹介:ボソン的磁気励起トリプロンの存在が予言されていた物質。熱ホール効果を測ってみるとなにもみえなかった。微妙な相互作用のせいで磁気励起が抑制されたと考えられている。残念カワイイ。

18,Na2Co2TeO6
代表作:Unusual thermal Hall effect in the 3d cobalt Kitaev system Na2Co2TeO6
所属:arXiv:2208.01904 
紹介:量子スピン液体候補の熱ホール効果。結構高温まで熱ホール効果がみえる。熱々カワイイ。

19,CsV3Sb5
代表作:Anomalous thermal Hall effect and anomalous Nernst effect of CsV3Sb5
紹介:トポカゴメ金属で話題のCsV3Sb5で観られる熱ホール効果。理論的な電子成分の寄与よりも大きく謎の中性粒子の存在を示唆している。Topo kawaii。

20,Cu3TeO6
代表作:Large Phonon Thermal Hall Conductivity in a Simple Antiferromagnetic Insulator
紹介:論文が書かれて時点で最大のフォノン熱ホール効果を示す物質。フォノン熱ホール効果がほとんどの物質で支配的な可能性を示唆している。デカかわいい。

21,Co3Sn2S2
代表作:Quantum oscillations, Magnetic breakdown and thermal Hall effect in Co3Sn2S2
紹介:強磁性ワイル半金属Co3Sn2S2の熱ホール効果。きっとベリー曲率が関連している。カワイイ。

22,Cu(1-3, bdc)
代表作:Thermal Hall Effect of Spin Excitations in a Kagome Magnet
紹介:カゴメ磁性体の熱ホール効果。温度と磁場で符号が変わる。マグノン由来ぽい。カワイイ。

23,Mn3Sn
代表作:Anomalous thermal Hall effect in the topological antiferromagnetic state
紹介:カイラル反強磁性体Mn3Snにおいて異常ホール効果の熱ホール効果版、異常熱ホール効果が見えている。ベリー曲率万能カワイイ。
24,GaV4Se8
代表作:Topological Thermal Hall Effect of Magnons in Magnetic Skyrmion Lattice
紹介:スキルミオン由来の熱ホール効果の観測。トポロジカル磁気励起の代表格スキルミオンちゃんと熱ホール効果の共演カワイイ。
25,(ZnxFe1−x)2Mo3O8
代表作:Giant thermal Hall effect in multiferroics
紹介:極性磁性体における熱ホール効果の観測。フェリ磁性相で熱ホール効果が大きくなることからスピンフォノン結合が存在することが示唆されている。マルチフェロカワイックス。

【まとめ】

いかがだったでしょうか?
本記事では、物性のKawaii現象の代表格、「熱ホール効果」を示すモデル(物質)を紹介しました。いろんなカワイイ物質が存在しますね。
みなさんもお好きな物質を選んで応援してあげてください!

【出演モデル一覧】




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