研究者基本情報

• 博士(工学), 東京大学, 2014年09月

• https://researchmap.jp/hayamisatoru

• https://orcid.org/0000-0001-9186-6958
• https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=201601001654527113
• https://hayami-lab.github.io/index.html

• 20776546

• https://orcid.org/0000-0001-9186-6958

• J-4822-2018

• 201601001654527113

• 幾何学的フラストレーション
• スピン軌道相互作用
• トロイダルモーメント
• スカーミオン
• マルチフェロイクス
• 多極子
• 強相関電子系
• 磁性

• 自然科学一般, 磁性、超伝導、強相関系

• 学士課程, 理学部
• 修士課程, 理学院
• 博士課程, 理学院

研究活動情報

• 2020年06月, JPSJ the Most Cited Articles in 2019
• 2019年09月, Nature Communications Editors' Highlight
• 2019年05月, Physical Review B Editors' Suggestion
• 2019年04月, Physical Review Letters Cover Image
• 2018年10月, 日本物理学会, 日本物理学会若手奨励賞(領域8)
  トロイダルモーメントと交差相関物性の微視的な理論研究
  速水 賢
• 2018年10月, Physical Review B Editors' Suggestion
• 2014年08月, Physical Review B Editors' Suggestion

• Skyrmion crystals in layered systems with a fourfold screw axis
  Satoru Hayami
  Physica B: Condensed Matter, 2026年11月
  研究論文（学術雑誌）

• Skyrmion Crystals Stabilized by Easy-Axis Interlayer Exchange Interaction in Centrosymmetric Bilayer Triangular Magnets

  
  Satoru Hayami
  Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2026年10月
  研究論文（学術雑誌）
• Stability of distorted bimeron crystals in centrosymmetric square-lattice magnets
  Satoru Hayami
  Physica Scripta, 2026年09月04日
  研究論文（学術雑誌）
• Zero-field skyrmion crystal with skyrmion number two driven by four-spin interactions on a centrosymmetric square lattice
  Satoru Hayami
  Zeitschrift für Naturforschung A, 2026年09月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Effective Phonon Models Based on Symmetry-Adapted Multipole Basis — Hidden Chiral Phonon Angular Momentum Splitting in Ferroaxial Systems
  Yu Xie; Rikuto Oiwa; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 2026年08月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Theory of Many-Body Multipole Operators in Single-Centered Electron Systems: Two-Body Toroidal Monopoles in Spinless Orbitals
  Shingo Kuniyoshi; Rikuto Oiwa; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 2026年07月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Skyrmion generation via Laguerre-Gaussian beam irradiation in frustrated magnets
  Reivienne Jei Laxamana; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2026年07月13日
  研究論文（学術雑誌）
• Field-tunable quadruple-Q states driven by momentum-space frustration
  S. Hayami
  Condensed Matter Physics, 2026年06月29日
  研究論文（学術雑誌）
• Topological phase transitions by time-dependent electromagnetic fields in frustrated magnets: Role of dynamical and static magnetic fields
  Tatsuya Shirato; Ryota Yambe; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2026年06月12日
  研究論文（学術雑誌）
• General Approach to Solving Spin Moiré Superstructures
  Paul M. Neves; Takashi Kurumaji; Joshua P. Wakefield; Arno Hiess; Paul Steffens; Navid Qureshi; Robert Cubitt; Lisa M. DeBeer-Schmitt; Johanna C. Palmstrom; Satoru Hayami; Marek Bartkowiak; Markus Zolliker; Jonathan S. White; Joseph G. Checkelsky
  Physical Review X, 2026年06月11日
  研究論文（学術雑誌）
• Effects of crystal field and momentum-based frustrated exchange interactions on multiorbital square skyrmion lattice
  Yan S. Zha; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2026年05月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Spinless electric toroidal multipoles in ferroaxial K2Zr(PO4)2 revealed by symmetry-adapted closest Wannier analysis
  Yu Xie; Rikuto Oiwa; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2026年05月11日
  研究論文（学術雑誌）
• Light-induced nonlinear Edelstein effect under ferroaxial ordering
  Akimitsu Kirikoshi; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2026年05月04日
  研究論文（学術雑誌）
• Nonreciprocal excitations in magnon–phonon hybrid systems: application to collinear antiferromagnets under zigzag and honeycomb structures
  Shota Sukawa; Satoru Hayami
  The European Physical Journal B, 2026年05月
  研究論文（学術雑誌）
• Large anomalous Hall effect in double-Q magnets without net scalar spin chirality
  Satoru Ohgata; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2026年05月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Symmetry classification of magnetic octupole current based on multipole representation theory
  Yuuga Takasu; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2026年04月20日
  研究論文（学術雑誌）
• Finite-Temperature Stability of Skyrmion Crystals in Frustrated Magnets: Role of Sixfold Anisotropy and Uniform Spin Mode in Momentum Space
  Kazuki Okigami; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 2026年04月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Cascade of Spin Moire Superlattices with In-Plane Field in Triangular Lattice Semimetal EuAg₄Sb₂
  Paul M. Neves; Takashi Kurumaji; Joshua P. Wakefield; Chi Ian Jess Ip; Robert Cubitt; Satoru Hayami; Jonathan S. White; Joseph G. Checkelsky
  ACS NANO, 2026年04月14日
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Analysis of Spin Current Generation by Elastic Waves in f-wave Altermagnets
  Ken Uchino; Yuuki Ogawa; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 2026年03月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Multiple-Q Spin Textures Induced by Spiral–staggered Interference in One-dimensional Itinerant Magnets
  Satoru Hayami; Kazuki Okigami
  Journal of the Physical Society of Japan, 2026年03月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Four-spin interactions as a route to multiple- Q topological magnetic order
  Kazuki Okigami; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2026年02月27日
  研究論文（学術雑誌）
• Perfectly harmonic spin cycloid and multi-Q textures in the Weyl semimetal GdAlSi
  Ryota Nakano; Rinsuke Yamada; Juba Bouaziz; Maurice Colling; Masaki Gen; Kentaro Shoriki; Yoshihiro Okamura; Akiko Kikkawa; Ryo Misawa; Priya R. Baral; Shunsuke Kitou; Yuiga Nakamura; Hiroyuki Ohsumi; Yoshikazu Tanaka; Hajime Sagayama; Hironori Nakao; Yuki Ishihara; Kamini Gautam; Oscar Fabelo; Yasujiro Taguchi; Youtarou Takahashi; Masashi Tokunaga; Taka-hisa Arima; Yoshinori Tokura; Ryotaro Arita; Jan Masell; Satoru Hayami; Max Hirschberger
  NATURE COMMUNICATIONS, 17, 1, 2026年02月23日
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Quantum theory of magnetic octupole in periodic crystals and application to d-wave altermagnets
  Takumi Sato; Satoru Hayami
  NPJ QUANTUM MATERIALS, 11, 1, 2026年02月20日
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Nonrelativistic Functional Properties in Collinear Antiferromagnets Based on Multipole Representation Theory
  Yuuki Ogawa; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 2026年02月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Effects of Uniaxial Distortion on the Stability of Square Skyrmion Crystals in Noncentrosymmetric Magnets
  Satoru Hayami
  Crystals, 2026年02月14日
  研究論文（学術雑誌）
• Skyrmion crystals with staggered topological charge in a bilayer triangular-lattice system with multi-spin interactions
  Satoru Hayami
  Physica B: Condensed Matter, 2026年02月
  研究論文（学術雑誌）
• Four-Sublattice Chiral Ordering and Emergent Multipole Degrees of Freedom on a Triangular Lattice
  Satoru Hayami
  Crystals, 2026年01月28日
  研究論文（学術雑誌）
• Role of Single-Ion Anisotropy in Stabilizing Higher-Order Skyrmion Crystals in D3d-Symmetric Magnets
  Satoru Hayami
  Magnetism, 2026年01月27日
  研究論文（学術雑誌）
• Successive transitions in Ca5Ir3O12 revealed by 193Ir synchrotron-radiation-based Mössbauer spectroscopy
  Satoshi Tsutsui; Hiroki Hanate; Keisuke Kadohiro; Takashi Honda; Ryo Masuda; Nobumoto Nagasawa; Yoshitaka Yoda; Satoru Hayami; Hisatomo Harima; Kazuyuki Matsuhira
  Interactions, 2026年01月03日
  研究論文（学術雑誌）
• Sextuple-Q Spin States in Centrosymmetric Hexagonal Magnets
  Satoru Hayami
  Magnetism, 2025年12月29日
  研究論文（学術雑誌）
• Chirality/Axiality-Induced Axiality/Chirality via Surface Polarization
  Satoru Hayami; Rikuto Oiwa; Akane Inda
  Journal of the Physical Society of Japan, 2025年12月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Stability of Higher-Order Skyrmion Crystals Under Competing Magnetic Anisotropies in D3d Systems
  Satoru Hayami
  Crystals, 2025年11月13日
  研究論文（学術雑誌）
• Transitions from Coplanar Double-Q to Noncoplanar Triple-Q States Induced by High-Harmonic Wave-Vector Interaction
  Satoru Hayami
  Condensed Matter, 2025年11月11日
  研究論文（学術雑誌）
• Nonlinear transport and magnetoelectric effect in ferroic and antiferroic magnetic toroidal dipole orderings
  Megumi Yatsushiro; Satoru Hayami
  Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2025年11月
  研究論文（学術雑誌）
• Centrosymmetric Double-Q Skyrmion Crystals Under Uniaxial Distortion and Bond-Dependent Anisotropy
  Satoru Hayami
  Crystals, 2025年10月29日
  研究論文（学術雑誌）
• Vortex Crystal Stabilized by the Competition Between Multi-Spin and Out-of-Plane Dzyaloshinskii–Moriya Interactions
  Satoru Hayami
  Crystals, 2025年10月03日
  研究論文（学術雑誌）
• Locally Odd-Parity Hybridization Induced by Spiral Magnetic Textures
  Satoru Hayami
  Magnetism, 2025年10月02日
  研究論文（学術雑誌）
• In-Plane Magnetic Field-Induced Multiple-Q Magnetic Phases in Frustrated Magnets with Easy-Plane and Bond-Dependent Anisotropy
  Satoru Hayami
  Crystals, 2025年09月25日
  研究論文（学術雑誌）
• Ferroaxial Property Under Hybrid Skyrmion Crystals
  Satoru Hayami
  Crystals, 2025年09月24日
  研究論文（学術雑誌）
• Nonlinear Transverse Conductivity in Antiferroic Types of Magnetic Toroidal Metal
  T. Miyamoto; M. Shimozawa; S. Hosoi; M. Yatsushiro; K. Izawa; Y. Ōnuki; D. Aoki; S. Hayami
  Physical Review Letters, 2025年08月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Nonlinear Nonreciprocal Electric Conductivity Driven by Magnetic Field Gradients
  Taisei Yamanaka; Yoshihiko Ihara; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 2025年08月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Nonreciprocal Transport Driven by Noncoplanar Magnetic Ordering with Meron–Antimeron Spin Textures
  Satoru Hayami
  Solids, 2025年07月29日
  研究論文（学術雑誌）
• Multiple-Q States in Bilayer Triangular-Lattice Systems with Bond-Dependent Anisotropic Interaction
  Satoru Hayami
  Crystals, 2025年07月20日
  研究論文（学術雑誌）
• Skyrmion Crystal in Bilinear–Biquadratic–Bicubic Model on a Centrosymmetric Triangular Lattice
  Satoru Hayami
  Condensed Matter, 2025年07月18日
  研究論文（学術雑誌）
• Symmetry Rules on Multipole Interactions under Crystallographic Point Groups and Application to Multiple-Q Multipole States
  Ryota Yambe; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 2025年07月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Intrinsic anomalous Hall effect under anisotropic magnetic dipole versus conventional magnetic dipole
  Satoru Ohgata; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2025年07月11日
  研究論文（学術雑誌）
• Symmetry-adapted closest Wannier modeling based on complete multipole basis set
  Rikuto Oiwa; Akane Inda; Satoru Hayami; Takuya Nomoto; Ryotaro Arita; Hiroaki Kusunose
  Physical Review B, 2025年07月07日
  研究論文（学術雑誌）
• Magnetic Toroidal Monopole in a Single-Site System
  Satoru Hayami
  Magnetism, 2025年06月25日
  研究論文（学術雑誌）
• Nonlinear Piezomagnetic Effects in g-wave Altermagnets
  Yuuki Ogawa; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 2025年06月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Bimeron Crystals by a Linearly Polarized AC Electric Field in Frustrated Magnets
  Tatsuya Shirato; Ryota Yambe; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 2025年06月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Field-Induced Ferroaxiality in Antiferromagnets with Magnetic Toroidal Quadrupole
  Satoru Hayami
  Condensed Matter, 2025年06月14日
  研究論文（学術雑誌）
• Zero-field square skyrmion crystal by spin–orbit and spin–charge couplings in noncentrosymmetric magnets
  Satoru Hayami
  Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2025年06月
  研究論文（学術雑誌）
• Effect of High-Harmonic Wave-Vector Interactions on the Single-Q Spiral State
  Satoru Hayami
  Magnetism, 2025年05月28日
  研究論文（学術雑誌）
• Finite- q antiferrotoroidal and ferritoroidal order in a distorted kagome structure
  Akimitsu Kirikoshi; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2025年05月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Pseudogap and Fermi arc induced by Fermi surface nesting in a centrosymmetric skyrmion magnet
  Yuyang Dong; Yuto Kinoshita; Masayuki Ochi; Ryu Nakachi; Ryuji Higashinaka; Satoru Hayami; Yuxuan Wan; Yosuke Arai; Soonsang Huh; Makoto Hashimoto; Donghui Lu; Masashi Tokunaga; Yuji Aoki; Tatsuma D. Matsuda; Takeshi Kondo
  Science, 2025年05月08日
  研究論文（学術雑誌）
• XXZ-type interlayer exchange interaction in the bilayer triangular-lattice system as a source of multiple skyrmion phases
  Satoru Hayami
  Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2025年05月
  研究論文（学術雑誌）
• Square skyrmion lattice in multiorbital f -electron systems
  Yan Zha; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2025年04月30日
  研究論文（学術雑誌）
• Conversion between dipoles with different spatial parities by circularly polarized light
  Satoru Hayami
  Materials Today Quantum, 2025年03月
  研究論文（学術雑誌）
• Incommensurate broken helix induced by nonstoichiometry in the axion insulator candidate EuIn2As2
  Masaki Gen; Yukako Fujishiro; Kazuki Okigami; Satoru Hayami; Max T. Birch; Kiyohiro Adachi; Daisuke Hashizume; Takashi Kurumaji; Hajime Sagayama; Hironori Nakao; Yoshinori Tokura; Taka-hisa Arima
  Physical Review B, 2025年02月18日
  研究論文（学術雑誌）
• Quadruple-Q Skyrmion Crystal in Centrosymmetric Body-Centered Tetragonal Magnets
  Satoru Hayami
  Magnetism, 2025年01月17日
  研究論文（学術雑誌）
• Nonlinear frequency-asymmetric optical response in chiral systems
  Shuhei Kanda; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2025年01月14日
  研究論文（学術雑誌）
• Emergent cross-product-type spin-orbit coupling under ferroaxial ordering
  Akane Inda; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2025年01月07日
  研究論文（学術雑誌）
• Exploring topological spin order by inverse Hamiltonian design: A stabilization mechanism for square skyrmion crystals
  Kazuki Okigami; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2024年12月17日
  研究論文（学術雑誌）
• Double-Q Instability in Noncentrosymmetric Tetragonal Magnets with Bond-Dependent Magnetic Anisotropy Under an In-Plane Magnetic Field
  Satoru Hayami
  Magnetism, 2024年12月16日
  研究論文（学術雑誌）
• Stability of Noncentrosymmetric Square Skyrmion Crystals with Easy-Axis and Easy-Plane Magnetic Anisotropy
  Satoru Hayami
  Magnetism, 2024年11月02日
  研究論文（学術雑誌）
• Multipole Moments Under Square Vortex and Skyrmion Crystals
  Satoru Hayami
  Symmetry, 2024年11月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Spontaneous Magnetization Induced by Antiferromagnetic Toroidal Ordering
  Satoru Hayami
  Nanomaterials, 2024年10月29日
  研究論文（学術雑誌）
• Short-Period Skyrmion Crystals in Itinerant Body-Centered Tetragonal Magnets
  Satoru Hayami
  Magnetochemistry, 2024年10月16日
  研究論文（学術雑誌）
• Double-Q Checkerboard Bubble Crystal in Centrosymmetric Tetragonal Magnets
  Satoru Hayami
  Condensed Matter, 2024年10月
  研究論文（学術雑誌）
• Skyrmion Crystal Induced by Four-Spin Interactions in Itinerant Triangular Magnets
  Satoru Hayami
  Magnetism, 2024年09月06日
  研究論文（学術雑誌）
• Stabilization mechanisms of magnetic skyrmion crystal and multiple-Q states based on momentum-resolved spin interactions
  Satoru Hayami; Ryota Yambe
  Materials Today Quantum, 2024年09月
  研究論文（学術雑誌）
• Anisotropic skyrmion crystal on a centrosymmetric square lattice under an in-plane magnetic field
  Satoru Hayami
  Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2024年08月
  研究論文（学術雑誌）
• Effect of external fields and currents on electronic nematic ordering with quadrupole moments
  Satoru Hayami
  Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2024年08月
  研究論文（学術雑誌）
• Symmetry Classification of Antiferromagnets with Four Types of Multipoles
  Satoru Hayami
  Symmetry, 2024年07月19日
  研究論文（学術雑誌）
• Dynamical generation of skyrmion and bimeron crystals by a circularly polarized electric field in frustrated magnets
  Ryota Yambe; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2024年07月18日
  研究論文（学術雑誌）
• Unified Description of Electronic Orderings and Cross Correlations by Complete Multipole Representation
  Satoru Hayami; Hiroaki Kusunose
  Journal of the Physical Society of Japan, 2024年07月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Cluster Odd-Parity Multipoles by Staggered Orbital Ordering in Locally Noncentrosymmetric Crystals
  Satoru Hayami
  Crystals, 2024年07月09日
  研究論文（学術雑誌）
• Spin–Orbit Coupling Free Nonlinear Spin Hall Effect in a Triangle-Unit Collinear Antiferromagnet with Magnetic Toroidal Dipole
  Satoru Hayami
  Journal of Low Power Electronics and Applications, 2024年07月03日
  研究論文（学術雑誌）
• Double- Q and quadruple- Q instabilities at low-symmetry ordering wave vectors under tetragonal symmetry
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 2024年07月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Linear and nonlinear spin-current generation in polar collinear antiferromagnets without relativistic spin-orbit coupling
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 2024年06月21日
  研究論文（学術雑誌）
• Toroidal orders and related phenomena in nonmagnetic and magnetic materials
  Hiroaki Kusunose; Satoru Hayami
  Journal of Physics: Condensed Matter, 2024年06月13日
  研究論文（学術雑誌）
• Spin–Orbit Coupling Free Nonlinear Spin Hall Effect in a Triangle-Unit Collinear Antiferromagnet with Magnetic Toroidal Dipole
  Satoru Hayami
  2024年06月06日
• SP-STM study of the multi-Q phases in GdRu2Si2
  Jonas Spethmann; Nguyen Duy Khanh; Haruto Yoshimochi; Rina Takagi; Satoru Hayami; Yukitoshi Motome; Roland Wiesendanger; Shinichiro Seki; Kirsten von Bergmann
  Physical Review Materials, 8, 6, American Physical Society (APS), 2024年06月05日
  研究論文（学術雑誌）
• Quantification of chirality based on electric toroidal monopole
  A. Inda; R. Oiwa; S. Hayami; H. M. Yamamoto; H. Kusunose
  The Journal of Chemical Physics, 2024年05月14日
  研究論文（学術雑誌）
• Magnetic instability under ferroaxial moment
  Akane Inda; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2024年05月13日
  研究論文（学術雑誌）
• Field-induced transformation between triangular and square skyrmion crystals in a tetragonal polar magnet
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 2024年05月09日
  研究論文（学術雑誌）
• Classification of multiorbital superconducting state based on augmented multipoles
  Akimitsu Kirikoshi; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2024年05月06日
  研究論文（学術雑誌）
• Analysis of Photo-Induced Chirality and Magnetic Toroidal Moment Based on Floquet Formalism
  Satoru Hayami; Ryota Yambe; Hiroaki Kusunose
  Journal of the Physical Society of Japan, 2024年04月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Effect of In-Plane Magnetic Field on Skyrmions in a Centrosymmetric Triangular-Lattice System with Symmetric Anisotropic Exchange Interaction
  Satoru Hayami
  Magnetism, 2024年03月18日
  研究論文（学術雑誌）
• Scalar spin chirality induced by a circularly polarized electric field in a classical kagome magnet
  Ryota Yambe; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2024年02月29日
  研究論文（学術雑誌）
• Hybrid skyrmion and antiskyrmion phases in polar C4v systems
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 2024年02月20日
  研究論文（学術雑誌）
• Three-sublattice antiferro-type and ferri-type skyrmion crystals in magnets without the Dzyaloshinskii-Moriya interaction
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 2024年01月17日
  研究論文（学術雑誌）
• Multistep topological transitions among meron and skyrmion crystals in a centrosymmetric magnet
  Yoshimochi, H.; Takagi, R.; Ju, J.; Khanh, N.D.; Saito, H.; Sagayama, H.; Nakao, H.; Itoh, S.; Tokura, Y.; Arima, T.; Hayami, S.; Nakajima, T.; Seki, S.
  Nature Physics, 2024年
  研究論文（学術雑誌）
• Multiple-q Dipole–Quadrupole Instability in Spin-1 Triangular-lattice Systems
  Satoru Hayami; Kazumasa Hattori
  Journal of the Physical Society of Japan, 2023年12月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Rotational Response Induced by Electric Toroidal Dipole
  Akimitsu Kirikoshi; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 2023年12月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Transition between distinct hybrid skyrmion textures through their hexagonal-to-square crystal transformation in a polar magnet
  Deepak Singh; Yukako Fujishiro; Satoru Hayami; Samuel H. Moody; Takuya Nomoto; Priya R. Baral; Victor Ukleev; Robert Cubitt; Nina-Juliane Steinke; Dariusz J. Gawryluk; Ekaterina Pomjakushina; Yoshichika Ōnuki; Ryotaro Arita; Yoshinori Tokura; Naoya Kanazawa; Jonathan S. White
  Nature Communications, 14, 1, Springer Science and Business Media LLC, 2023年12月05日
  研究論文（学術雑誌）, Abstract
  
  Magnetic skyrmions, topological vortex-like spin textures, garner significant interest due to their unique properties and potential applications in nanotechnology. While they typically form a hexagonal crystal with distinct internal magnetisation textures known as Bloch- or Néel-type, recent theories suggest the possibility for direct transitions between skyrmion crystals of different lattice structures and internal textures. To date however, experimental evidence for these potentially useful phenomena have remained scarce. Here, we discover the polar tetragonal magnet EuNiGe₃ to host two hybrid skyrmion phases, each with distinct internal textures characterised by anisotropic combinations of Bloch- and Néel-type windings. Variation of the magnetic field drives a direct transition between the two phases, with the modification of the hybrid texture concomitant with a hexagonal-to-square skyrmion crystal transformation. We explain these observations with a theory that includes the key ingredients of momentum-resolved Ruderman–Kittel–Kasuya–Yosida and Dzyaloshinskii-Moriya interactions that compete at the observed low symmetry magnetic skyrmion crystal wavevectors. Our findings underscore the potential of polar magnets with rich interaction schemes as promising for discovering new topological magnetic phases.
• Chiral Charge as Hidden Order Parameter in URu2Si2
  Satoru Hayami; Hiroaki Kusunose
  Journal of the Physical Society of Japan, 2023年11月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Time-reversal switching responses in antiferromagnets
  Satoru Hayami; Hiroaki Kusunose
  Physical Review B, 2023年10月19日
  研究論文（学術雑誌）
• Uniform and staggered electric axial moment in a zigzag chain
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 2023年09月12日
  研究論文（学術雑誌）
• Chern insulating state with double- Q ordering wave vectors at the Brillouin zone boundary
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 2023年09月11日
  研究論文（学術雑誌）
• Checkerboard bubble lattice formed by octuple-period quadruple- Q spin density waves
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 2023年09月08日
  研究論文（学術雑誌）
• Unconventional Hall effect and magnetoresistance induced by metallic ferroaxial ordering
  Satoru Hayami; Rikuto Oiwa; Hiroaki Kusunose
  Physical Review B, 2023年08月18日
  研究論文（学術雑誌）
• Symmetry analysis of light-induced magnetic interactions via Floquet engineering
  Ryota Yambe; Satoru Hayami
  Physical Review B, 2023年08月17日
  研究論文（学術雑誌）
• Antiferro Skyrmion Crystal Phases in a Synthetic Bilayer Antiferromagnet under an In-Plane Magnetic Field
  Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 2023年08月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Magnetic bubble crystal in tetragonal magnets
  Satoru Hayami; Yasuyuki Kato
  Physical Review B, 2023年07月26日
  研究論文（学術雑誌）
• Symmetry-adapted modeling for molecules and crystals
  Hiroaki Kusunose; Rikuto Oiwa; Satoru Hayami
  Physical Review B, 107, 19, 2023年05月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Field direction dependent skyrmion crystals in noncentrosymmetric cubic magnets: A comparison between the point groups (O,T) and T d
  Satoru Hayami; Ryota Yambe
  Physical Review B, 107, 17, 2023年05月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Anisotropic spin model and multiple- Q states in cubic systems
  Ryota Yambe; Satoru Hayami
  Physical Review B, 107, 17, 2023年05月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Nonlinear Transverse Magnetic Susceptibility under Electric Toroidal Dipole Ordering
  Akane Inda; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 92, 4, 2023年04月
  研究論文（学術雑誌）
• Widely-sweeping magnetic field–temperature phase diagrams for skyrmion-hosting centrosymmetric tetragonal magnets
  Satoru Hayami; Yasuyuki Kato
  Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 571, 2023年04月
  研究論文（学術雑誌）
• Microscopic mechanism for intrinsic nonlinear anomalous Hall conductivity in noncollinear antiferromagnetic metals
  Akimitsu Kirikoshi; Satoru Hayami
  Physical Review B, 107, 15, 2023年04月
  研究論文（学術雑誌）
• Cluster Toroidal Multipoles Formed by Electric-Quadrupole and Magnetic-Octupole Trimers: A Possible Scenario for Hidden Orders in Ca5Ir3O12
  Satoru Hayami; Satoshi Tsutsui; Hiroki Hanate; Nobumoto Nagasawa; Yoshitaka Yoda; Kazuyuki Matsuhira
  Journal of the Physical Society of Japan, 92, 3, 2023年03月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Multiple-Q instability under fourth-order inplane single-ion anisotropy
  Satoru Hayami
  Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 570, 2023年03月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Stacking-dependent nonreciprocal transport in magnetic skyrmions
  Satoru Hayami
  Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 568, 2023年02月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Orthorhombic distortion and rectangular skyrmion crystal in a centrosymmetric tetragonal host
  Satoru Hayami
  JPhys Materials, 6, 1, 2023年01月
  研究論文（学術雑誌）
• Ferrochiral, antiferrochiral, and ferrichiral skyrmion crystals in an itinerant honeycomb magnet
  Ryota Yambe; Satoru Hayami
  Physical Review B, 107, 1, 2023年01月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Zero-field skyrmion, meron, and vortex crystals in centrosymmetric hexagonal magnets
  Satoru Hayami
  Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 564, 2022年12月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Magnetic Toroidal Moment under Partial Magnetic Order in Hexagonal Zigzag-Chain Compound Ce3TiBi5
  Satoru Hayami; Hiroaki Kusunose
  JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN, 91, 12, 2022年12月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Effective spin model in momentum space: Toward a systematic understanding of multiple-Q instability by momentum-resolved anisotropic exchange interactions
  Ryota Yambe; Satoru Hayami
  PHYSICAL REVIEW B, 106, 17, 2022年11月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Electric Ferro-Axial Moment as Nanometric Rotator and Source of Longitudinal Spin Current
  Satoru Hayami; Rikuto Oiwa; Hiroaki Kusunose
  JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN, 91, 11, 2022年11月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Generalization of microscopic multipoles and cross-correlated phenomena by their orderings
  Hiroaki Kusunose; Satoru Hayami
  JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER, 34, 46, 2022年11月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Engineering a Skyrmion Crystal in Ferromagnetic=Antiferromagnetic Bilayers Based on Magnetic Frustration Mechanism
  Kazuki Okigami; Ryota Yambe; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 91, 10, 2022年10月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Ferroaxial moment induced by vortex spin texture
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 106, 14, 2022年10月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Skyrmion and vortex crystals in the Hubbard model
  Kaito Kobayashi; Satoru Hayami
  Physical Review B, 106, 14, 2022年10月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Mean-Field Study of Antiferromagnetic and Antiferroquadrupolar Orderings in Tetragonal CeCoSi
  Megumi Yatsushiro; Satoru Hayami
  JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN, 91, 10, 2022年10月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Stability of Skyrmion Crystal Phase in Centrosymmetric Distorted Triangular-Lattice Antiferromagnets
  Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 91, 9, 2022年09月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Nonreciprocal Transport in Noncoplanar Magnetic Systems without Spin–Orbit Coupling, Net Scalar Chirality, or Magnetization
  Satoru Hayami; Megumi Yatsushiro
  Journal of the Physical Society of Japan, 91, 9, 2022年09月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Square skyrmion crystal in centrosymmetric systems with locally inversion-asymmetric layers
  Satoru Hayami
  Journal of Physics Condensed Matter, 34, 36, 2022年09月07日
  研究論文（学術雑誌）
• Magnetic Hedgehog Lattice in a Centrosymmetric Cubic Metal
  Shun Okumura; Satoru Hayami; Yasuyuki Kato; Yukitoshi Motome
  JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN, 91, 9, 2022年09月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Skyrmion crystals in centrosymmetric triangular magnets under hexagonal and trigonal single-ion anisotropy
  Satoru Hayami
  Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 553, 2022年07月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Nonlinear spin Hall effect in PT -symmetric collinear magnets
  Satoru Hayami; Megumi Yatsushiro; Hiroaki Kusunose
  Physical Review B, 106, 2, 2022年07月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Nonlinear nonreciprocal transport in antiferromagnets free from spin-orbit coupling
  Satoru Hayami; Megumi Yatsushiro
  Physical Review B, 106, 1, 2022年07月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Spin Conductivity Based on Magnetic Toroidal Quadrupole Hidden in Antiferromagnets
  Satoru Hayami; Megumi Yatsushiro
  Journal of the Physical Society of Japan, 91, 6, 2022年06月15日
  研究論文（学術雑誌）
• Skyrmion crystal with integer and fractional skyrmion numbers in a nonsymmorphic lattice structure with the screw axis
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 105, 22, 2022年06月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Skyrmion crystal under D3h point group: Role of out-of-plane Dzyaloshinskii-Moriya interaction
  Satoru Hayami; Ryota Yambe
  Physical Review B, 105, 22, 2022年06月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Antisymmetric thermopolarization by electric toroidicity
  Joji Nasu; Satoru Hayami
  PHYSICAL REVIEW B, 105, 24, 2022年06月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Rectangular and square skyrmion crystals on a centrosymmetric square lattice with easy-axis anisotropy
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 105, 17, 2022年05月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Multifarious skyrmion phases on a trilayer triangular lattice
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 105, 18, 2022年05月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Analysis of model-parameter dependences on the second-order nonlinear conductivity in PT-symmetric collinear antiferromagnetic metals with magnetic toroidal moment on zigzag chains
  Megumi Yatsushiro; Rikuto Oiwa; Hiroaki Kusunose; Satoru Hayami
  PHYSICAL REVIEW B, 105, 15, 2022年04月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Helicity locking of a square skyrmion crystal in a centrosymmetric lattice system without vertical mirror symmetry
  Satoru Hayami; Ryota Yambe
  Physical Review B, 105, 10, 2022年03月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Square and rhombic lattices of magnetic skyrmions in a centrosymmetric binary compound
  Rina Takagi; Naofumi Matsuyama; Victor Ukleev; Le Yu; Jonathan S. White; Sonia Francoual; Jose R. L. Mardegan; Satoru Hayami; Hiraku Saito; Koji Kaneko; Kazuki Ohishi; Yoshichika Onuki; Taka-hisa Arima; Yoshinori Tokura; Taro Nakajima; Shinichiro Seki
  NATURE COMMUNICATIONS, 13, 1, 2022年03月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Multiple Skyrmion Crystal Phases by Itinerant Frustration in Centrosymmetric Tetragonal Magnets
  Satoru Hayami
  JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN, 91, 2, 2022年02月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Essential model parameters for nonreciprocal magnons in multisublattice systems
  Satoru Hayami; Takuya Matsumoto
  PHYSICAL REVIEW B, 105, 1, 2022年01月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Skyrmion crystal and spiral phases in centrosymmetric bilayer magnets with staggered Dzyaloshinskii-Moriya interaction
  Satoru Hayami
  PHYSICAL REVIEW B, 105, 1, 2022年01月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Mechanism of antisymmetric spin polarization in centrosymmetric multiple-Q magnets based on effective chiral bilinear and biquadratic spin cross products
  Satoru Hayami
  PHYSICAL REVIEW B, 105, 2, 2022年01月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Zoology of Multiple-Q Spin Textures in a Centrosymmetric Tetragonal Magnet with Itinerant Electrons
  Nguyen Duy Khanh; Taro Nakajima; Satoru Hayami; Shang Gao; Yuichi Yamasaki; Hajime Sagayama; Hironori Nakao; Rina Takagi; Yukitoshi Motome; Yoshinori Tokura; Taka-hisa Arima; Shinichiro Seki
  ADVANCED SCIENCE, 2022年01月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Locking of skyrmion cores on a centrosymmetric discrete lattice: Onsite versus offsite
  Satoru Hayami; Ryota Yambe
  PHYSICAL REVIEW RESEARCH, 3, 4, 2021年12月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Spin excitation spectra in helimagnetic states: Proper-screw, cycloid, vortex-crystal, and hedgehog lattices
  Yasuyuki Kato; Satoru Hayami; Yukitoshi Motome
  PHYSICAL REVIEW B, 104, 22, 2021年12月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Phase shift in skyrmion crystals
  Satoru Hayami; Tsuyoshi Okubo; Yukitoshi Motome
  Nature Communications, 12, 1, 2021年12月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Skyrmion crystals in centrosymmetric itinerant magnets without horizontal mirror plane
  Ryota Yambe; Satoru Hayami
  Scientific Reports, 11, 1, 2021年12月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Spin-texture-driven electrical transport in multi-Q antiferromagnets
  Soonbeom Seo; Satoru Hayami; Ying Su; Sean M. Thomas; Filip Ronning; Eric D. Bauer; Joe D. Thompson; Shi Zeng Lin; Priscila F.S. Rosa
  Communications Physics, 4, 1, 2021年12月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Temperature-driven transition from skyrmion to bubble crystals in centrosymmetric itinerant magnets
  Satoru Hayami
  New Journal of Physics, 23, 11, 2021年11月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Topological spin crystals by itinerant frustration
  Satoru Hayami; Yukitoshi Motome
  Journal of Physics Condensed Matter, 33, 44, 2021年11月
  英語
• Charge density waves in multiple- spin states
  Satoru Hayami; Yukitoshi Motome
  Physical Review B, 104, 14, 2021年10月01日
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Nonreciprocal magnon excitations by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction on the basis of bond magnetic toroidal multipoles
  Takuya Matsumoto; Satoru Hayami
  Physical Review B, 104, 13, 2021年10月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Meron-antimeron crystals in noncentrosymmetric itinerant magnets on a triangular lattice
  Satoru Hayami; Ryota Yambe
  Physical Review B, 104, 9, 2021年09月01日
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Multipole classification in 122 magnetic point groups for unified understanding of multiferroic responses and transport phenomena
  Megumi Yatsushiro; Hiroaki Kusunose; Satoru Hayami
  PHYSICAL REVIEW B, 104, 5, 2021年08月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Spin-orbital-momentum locking under odd-parity magnetic quadrupole ordering
  Satoru Hayami; Hiroaki Kusunose
  Physical Review B, 104, 4, 2021年07月15日
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Field-direction sensitive skyrmion crystals in cubic chiral systems: Implication to 4f-electron compound EuPtSi
  Satoru Hayami; Ryota Yambe
  Journal of the Physical Society of Japan, 90, 7, 2021年07月01日
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• In-plane magnetic field-induced skyrmion crystal in frustrated magnets with easy-plane anisotropy
  Satoru Hayami
  Physical Review B, 103, 22, 2021年06月01日
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Essential role of the anisotropic magnetic dipole in the anomalous Hall effect
  Satoru Hayami; Hiroaki Kusunose
  Physical Review B, 103, 18, 2021年05月24日
  研究論文（学術雑誌）
• Noncoplanar multiple- Q spin textures by itinerant frustration: Effects of single-ion anisotropy and bond-dependent anisotropy
  Satoru Hayami; Yukitoshi Motome
  Physical Review B, 103, 5, 2021年02月12日
  研究論文（学術雑誌）
• Nanometric skyrmion lattice from anisotropic exchange interactions in a centrosymmetric host
  Max Hirschberger; Satoru Hayami; Yoshinori Tokura
  New Journal of Physics, 23, 2, 2021年02月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Square skyrmion crystal in centrosymmetric itinerant magnets
  Satoru Hayami; Yukitoshi Motome
  Physical Review B, 103, 2, 2021年01月25日
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Electronic Nematic Ordering Driven by Atomic-scale Multipoles
  Satoru Hayami
  JPS Hot Topics, 2021年
  研究論文（学術雑誌）
• First observation of superlattice reflections in the hidden order at 105K of spin-orbit coupled iridium oxide Ca5Ir3O12
  Hiroki Hanate; Takumi Hasegawa; Satoru Hayami; Satoshi Tsutsui; Shoya Kawano; Kazuyuki Matsuhira
  Journal of the Physical Society of Japan, 90, 6, 2021年
  研究論文（学術雑誌）
• Imaging the coupling between itinerant electrons and localised moments in the centrosymmetric skyrmion magnet GdRu2Si2
  Yuuki Yasui; Christopher J. Butler; Nguyen Duy Khanh; Satoru Hayami; Takuya Nomoto; Tetsuo Hanaguri; Yukitoshi Motome; Ryotaro Arita; Taka hisa Arima; Yoshinori Tokura; Shinichiro Seki
  Nature Communications, 11, 1, 2020年12月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• NQR and NMR spectra in the odd-parity multipole material CeCoSi
  Megumi Yatsushiro; Satoru Hayami
  Physical Review B, 102, 19, 2020年11月30日
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Multiple-Q magnetism by anisotropic bilinear-biquadratic interactions in momentum space
  Satoru Hayami
  Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 513, 2020年11月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Bottom-up design of spin-split and reshaped electronic band structures in antiferromagnets without spin-orbit coupling: Procedure on the basis of augmented multipoles
  Satoru Hayami; Yuki Yanagi; Hiroaki Kusunose
  Physical Review B, 102, 14, 2020年10月27日
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Complete multipole basis set for single-centered electron systems
  Hiroaki Kusunose; Rikuto Oiwa; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 89, 10, 104704, 104704, 2020年09月16日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Degeneracy lifting of Néel, Bloch, and anti-skyrmion crystals in centrosymmetric tetragonal systems
  Satoru Hayami; Ryota Yambe
  Journal of the Physical Society of Japan, 89, 10, 103702, 103702, Physical Society of Japan, 2020年09月15日, ［査読有り］, ［筆頭著者］
  研究論文（学術雑誌）
• Anomalous Hall effect in κ -type organic antiferromagnets
  Makoto Naka; Satoru Hayami; Hiroaki Kusunose; Yuki Yanagi; Yukitoshi Motome; Hitoshi Seo
  Physical Review B, 102, 7, 2020年08月15日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Spontaneous antisymmetric spin splitting in noncollinear antiferromagnets without spin-orbit coupling
  Satoru Hayami; Yuki Yanagi; Hiroaki Kusunose
  Physical Review B, 101, 22, 2020年06月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Nonreciprocal magnons due to symmetric anisotropic exchange interaction in honeycomb antiferromagnets
  Takuya Matsumoto; Satoru Hayami
  Physical Review B, 101, 22, 2020年06月01日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Magnetic hedgehog lattices in noncentrosymmetric metals
  Shun Okumura; Satoru Hayami; Yasuyuki Kato; Yukitoshi Motome
  Physical Review B, 101, 14, 2020年04月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Tracing Monopoles and Anti-monopoles in a Magnetic Hedgehog Lattice
  Shun Okumura; Satoru Hayami; Yasuyuki Kato; Yukitoshi Motome
  Proceedings of the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2019), Journal of the Physical Society of Japan, 2020年03月19日, ［査読有り］
  研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Antisymmetric Spin–Orbit Interaction in a Locally Noncentrosymmetric CeFeSi-Type Structure
  Megumi Yatsushiro; Satoru Hayami
  Proceedings of the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2019), Journal of the Physical Society of Japan, 2020年03月19日, ［査読有り］
  研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Dimension transcendence and anomalous charge transport in magnets with moving multiple-Q spin textures
  Ying Su; Satoru Hayami; Shi-Zeng Lin
  PHYSICAL REVIEW RESEARCH, 2, 1, 2020年02月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Multiple-Q spin textures in itinerant magnet GdRu₂Si₂
  Nguyen Khanh; Nakajima Taro; Hayami Satoru; Gao Shang; Nakao Hironori; Sagayama Hajime; Yamasaki Yuichi; Motome Yukitoshi; Tokura Yoshinori; Arima Takahisa; Seki Shinichiro
  日本物理学会講演概要集, 75.1, 1787, 1787, 一般社団法人 日本物理学会, 2020年
  日本語
• Multipole Discription of Emergent Spin-Orbit Interaction in Organic Antiferromagnet κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Cl
  Satoru Hayami; Yuki Yanagi; Makoto Naka; Hitoshi Seo; Yukitoshi Motome; Hiroaki Kusunose
  JPS Conf. Proc., 30, 011149-1, 011149-10, 2020年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Double-Q Chiral Stripe in the d-p Model with Strong Spin-Charge Coupling
  Ryota Yambe; Satoru Hayami
  JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN, 89, 1, 2020年01月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Odd-parity multipoles by staggered magnetic dipole and electric quadrupole orderings in CecoSi
  Megumi Yatsushiro; Satoru Hayami
  Journal of the Physical Society of Japan, 89, 1, 2020年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Spin current generation in organic antiferromagnets
  Makoto Naka; Satoru Hayami; Hiroaki Kusunose; Yuki Yanagi; Yukitoshi Motome; Hitoshi Seo
  NATURE COMMUNICATIONS, 10, 1, 2019年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Multipole expansion for magnetic structures: A generation scheme for a symmetry-adapted orthonormal basis set in the crystallographic point group
  M. T. Suzuki; T. Nomoto; R. Arita; Y. Yanagi; S. Hayami; H. Kusunose
  Physical Review B, 99, 17, 2019年05月10日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Electric toroidal quadrupoles in the spin-orbit-coupled metal Cd2Re2 O7
  Satoru Hayami; Yuki Yanagi; Hiroaki Kusunose; Yukitoshi Motome
  Physical Review Letters, 122, 14, 2019年04月, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Effect of magnetic anisotropy on skyrmions with a high topological number in itinerant magnets
  Satoru Hayami; Yukitoshi Motome
  Physical Review B, 99, 9, 2019年03月18日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Atomic-scale magnetic toroidal dipole under odd-parity hybridization
  Yatsushiro, M.; Hayami, S.
  Journal of the Physical Society of Japan, 88, 5, 2019年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Magnetic vortex induced by nonmagnetic impurity in ferromagnets: Magnetic multipole and toroidal around the vacancy
  Hayami, S.; Kusunose, H.; Motome, Y.
  Journal of the Physical Society of Japan, 88, 6, 2019年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Multiple-Q Magnetic States in Spin-Orbit Coupled Metals
  Hayami, S.; Motome, Y.
  IEEE Transactions on Magnetics, 55, 2, 2019年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Momentum-dependent spin splitting by collinear antiferromagnetic ordering
  Hayami, S.; Yanagi, Y.; Kusunose, H.
  Journal of the Physical Society of Japan, 88, 12, 2019年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Theory of magnetoelectric response in Co4Nb2O9
  Yuki Yanagi; Satoru Hayami; Hiroaki Kusunose
  PHYSICA B-CONDENSED MATTER, 536, 107, 110, 2018年05月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Néel- and Bloch-Type Magnetic Vortices in Rashba Metals
  Satoru Hayami; Yukitoshi Motome
  2018年03月05日
  研究論文（学術雑誌）, We theoretically study noncoplanar spin textures in polar magnetic
  
  conductors. Starting from the Kondo lattice model with the Rashba spin-orbit
  
  coupling, we derive an effective spin model with generalized
  
  Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida interactions including the anisotropic and
  
  antisymmetric exchange interactions. By performing simulated annealing for the
  
  effective model, we find that a vortex crystal of N\'eel type is stabilized
  
  even in the absence of a magnetic field. Moreover, we demonstrate that a
  
  Bloch-type vortex crystal, which is usually associated with the Dresselhaus
  
  spin-orbit coupling, can also be realized in our Rashba-based model. A magnetic
  
  field turns the vortex crystals into N\'eel- and Bloch-type skyrmion-like
  
  crystals. Our results underscore that the interplay between the spin-orbit
  
  coupling and itinerant magnetism brings fertile possibilities of noncoplanar
  
  magnetic orderings.
• Classification of atomic-scale multipoles under crystallographic point groups and application to linear response tensors
  Hayami, S.; Yatsushiro, M.; Yanagi, Y.; Kusunose, H.
  Physical Review B, 98, 16, 2018年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Effective bilinear-biquadratic model for noncoplanar ordering in itinerant magnets (vol 95, 224424, 2017)
  Hayami, Satoru; Ozawa, Ryo; Motome, Yukitoshi
  Physical Review B, 98, 1, 2018年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Mean-field study of correlation-induced antisymmetric spin-orbit coupling in a two-orbital honeycomb model
  Hayami, S.; Kusunose, H.; Motome, Y.
  Physica B: Condensed Matter, 536, 649, 653, 2018年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Erratum: Effective bilinear-biquadratic model for noncoplanar ordering in itinerant magnets (Physical Review B (2017) 95 (224424) DOI: 10.1103/PhysRevB.95.224424)
  Hayami, S.; Ozawa, R.; Motome, Y.
  Physical Review B, 98, 1, 2018年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Microscopic description of electric and magnetic toroidal multipoles in hybrid orbitals
  Hayami, S.; Kusunose, H.
  Journal of the Physical Society of Japan, 87, 3, 2018年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Emergent odd-parity multipoles and magnetoelectric effects on a diamond structure: Implication for the 5d transition metal oxides AOsO4 (A= K,Rb, and Cs)
  Hayami, S.; Kusunose, H.; Motome, Y.
  Physical Review B, 97, 2, 2018年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Multiple-q noncollinear magnetism in an itinerant hexagonal magnet
  Takagi, R.; White, J.S.; Hayami, S.; Arita, R.; Honecker, D.; Rønnow, H.M.; Tokura, Y.; Seki, S.
  Science Advances, 4, 11, 2018年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Manipulating the magnetoelectric effect: Essence learned from Co4Nb2O9
  Yuki Yanagi; Satoru Hayami; Hiroaki Kusunose
  PHYSICAL REVIEW B, 97, 2, 2018年01月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Néel- and Bloch-Type Magnetic Vortices in Rashba Metals
  Hayami, S.; Motome, Y.
  Physical Review Letters, 121, 13, 2018年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Shape of magnetic domain walls formed by coupling to mobile charges
  Ryo Ozawa; Satoru Hayami; Kipton Barros; Yukitoshi Motome
  PHYSICAL REVIEW B, 96, 9, 2017年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Zero-Field Skyrmions with a High Topological Number in Itinerant Magnets
  Ryo Ozawa; Satoru Hayami; Yukitoshi Motome
  PHYSICAL REVIEW LETTERS, 118, 14, 147205, 2017年04月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Effective bilinear-biquadratic model for noncoplanar ordering in itinerant magnets
  Hayami, S.; Ozawa, R.; Motome, Y.
  Physical Review B, 95, 22, 2017年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Vortex Crystals with Chiral Stripes in Itinerant Magnets
  Ryo Ozawa; Satoru Hayami; Kipton Barros; Gia-Wei Chern; Yukitoshi Motome; Cristian D. Batista
  JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN, 85, 10, 5, 2016年10月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Magnetic Vortex Induced by Nonmagnetic Impurity in Frustrated Magnets
  Shi-Zeng Lin; Satoru Hayami; Cristian D. Batista
  PHYSICAL REVIEW LETTERS, 116, 18, 187202, 2016年05月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Ginzburg-Landau theory for skyrmions in inversion-symmetric magnets with competing interactions
  Shi-Zeng Lin; Satoru Hayami
  PHYSICAL REVIEW B, 93, 6, 2016年02月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Bubble and Skyrmion Crystals in Frustrated Magnets with Easy-Axis Anisotropy
  Satoru Hayami; Shi-Zeng Lin; Cristian D. Batista
  Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 93, 18, 716, 716, 2016年01月09日, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）
• Bubble and skyrmion crystals in frustrated magnets with easy-axis anisotropy
  Hayami, S.; Lin, S.-Z.; Batista, C.D.
  Physical Review B, 93, 18, 2016年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Vortices, skyrmions, and chirality waves in frustrated Mott insulators with a quenched periodic array of impurities
  Hayami, S.; Lin, S.-Z.; Kamiya, Y.; Batista, C.D.
  Physical Review B, 94, 17, 2016年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Engineering chiral density waves and topological band structures by multiple- Q superpositions of collinear up-up-down-down orders
  Hayami, S.; Ozawa, R.; Motome, Y.
  Physical Review B, 94, 2, 2016年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Frustration and chiral orderings in correlated electron systems
  Batista, C.D.; Lin, S.-Z.; Hayami, S.; Kamiya, Y.
  Reports on Progress in Physics, 79, 8, 084504, 2016年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Asymmetric magnon excitation by spontaneous toroidal ordering
  Hayami, S.; Kusunose, H.; Motome, Y.
  Journal of the Physical Society of Japan, 85, 5, 5, 2016年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Vortices, skyrmions, and chirality waves in frustrated Mott insulators with a quenched periodic array of impurities
  Hayami, Satoru; Lin, Shi-Zeng; Kamiya, Yoshitomo; Batista, Cristian D.
  Physical Review B, 94, 17, 2016年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Engineering chiral density waves and topological band structures by multiple-Q superpositions of collinear up-up-down-down orders
  Hayami, Satoru; Ozawa, Ryo; Motome, Yukitoshi
  Physical Review B, 94, 2, 10, 2016年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Emergent spin-valley-orbital physics by spontaneous parity breaking
  Hayami, S.; Kusunose, H.; Motome, Y.
  Journal of Physics Condensed Matter, 28, 39, 395601, 2016年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Ginzburg-Landau theory for skyrmions in inversion-symmetric magnets with competing interactions
  Shi-Zeng Lin; Satoru Hayami
  Phys. Rev. B 93, 064430 (2016), 93, 6, 2015年12月16日
  研究論文（学術雑誌）, Magnetic skyrmions have attracted considerable attention recently for their
  
  huge potential in spintronic applications. Generally skyrmions are big compared
  
  to the atomic lattice constant, which allows for the Ginzburg-Landau type
  
  description in the continuum limit. Such a description successfully captures
  
  the main experimental observations on skyrmions in B20 compound without
  
  inversion symmetry. Skyrmions can also exist in inversion-symmetric magnets
  
  with competing interactions. Here we derive a general Ginzburg-Landau theory
  
  for skyrmions in these magnets valid in the long wavelength limit. We study the
  
  unusual static and dynamical properties of skyrmions based on the derived
  
  Ginzburg-Landau theory. We show that an easy axis spin anisotropy is sufficient
  
  to stabilize a skyrmion lattice. Interestingly, the skyrmion in
  
  inversion-symmetric magnets has a new internal degree of freedom associated
  
  with the rotation of helicity, i.e. the "spin" of the skyrmion as a particle,
  
  in addition to the usual translational motion of skyrmions (orbital motion).
  
  The orbital and spin degree of freedoms of an individual skyrmion can couple to
  
  each other, and give rise to unusual behavior that is absent for the skyrmions
  
  stabilized by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction. The derived
  
  Ginzburg-Landau theory provides a convenient and general framework to discuss
  
  skyrmion physics and will facilitate the search for skyrmions in
  
  inversion-symmetric magnets.
• 16aDC-1 Numerical Study on Meron Crystals with Spin Scalar Chiral Stripes on a Square Lattice
  Ozawa R.; Barros K.; Hayami S.; Chern G. W.; Udagawa M.; Motome Y.; Batista C. D.
  日本物理学会講演概要集, 70, 1690, 1690, 一般社団法人日本物理学会, 2015年
  英語
• 16aDC-2 Stabilizing mechanism of Meron Crystals : Weak coupling approach
  Hayami S.; Ozawa R.; Motome Y.; Batista C. D.
  日本物理学会講演概要集, 70, 1691, 1691, 一般社団法人日本物理学会, 2015年
  英語
• Quantum spin Hall effect in a two-orbital model on a honeycomb lattice
  Satoru Hayami; Hiroaki Kusunose; Yukitoshi Motome
  INTERNATIONAL CONFERENCE ON STRONGLY CORRELATED ELECTRON SYSTEMS 2014 (SCES2014), 592, 1, 2015年
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Topological semimetal-to-insulator phase transition between noncollinear and noncoplanar multiple- Q states on a square-to-triangular lattice
  Hayami, S.; Motome, Y.
  Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 91, 7, 1, 75104, 2015年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Toroidal order in a partially disordered state on a layered triangular lattice: implication to UNi4B
  Satoru Hayami; Hiroaki Kusunose; Yukitoshi Motome
  INTERNATIONAL CONFERENCE ON STRONGLY CORRELATED ELECTRON SYSTEMS 2014 (SCES2014), 592, 1, 2015年
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Spontaneous multipole ordering by local parity mixing
  Hayami, S.; Kusunose, H.; Motome, Y.
  Journal of the Physical Society of Japan, 84, 6, 1, 64717, 2015年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Antisymmetric Spin-Orbit Coupling in a d-p Model on a Zigzag Chain
  Yusuke Sugita; Satoru Hayami; Yukitoshi Motome
  20TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MAGNETISM, ICM 2015, 75, 419, 425, 2015年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Three-dimensional Dirac electrons on a cubic lattice with noncoplanar multiple- Q order
  Hayami, S.; Misawa, T.; Yamaji, Y.; Motome, Y.
  Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 89, 8, 1, 85124, 2014年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Toroidal order in metals without local inversion symmetry
  Hayami, S.; Kusunose, H.; Motome, Y.
  Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 90, 2, 1, 24432, 2014年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Multiple- Q instability by (d-2) -dimensional connections of Fermi surfaces
  Hayami, S.; Motome, Y.
  Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 90, 6, 1, 60402, 2014年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Spontaneous parity breaking in spin-orbital coupled systems
  Hayami, S.; Kusunose, H.; Motome, Y.
  Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 90, 8, 1, 81115, 2014年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Charge Order with a Noncoplanar Triple-Q Magnetic Order on a Cubic Lattice
  Satoru Hayami; Takahiro Misawa; Yukitoshi Motome
  JPS Conf. Proc. 3, 016016 (2014), 2013年10月08日
  研究論文（学術雑誌）, Ground state of the periodic Anderson model on a cubic lattice is
  
  investigated by mean-field calculations, with focusing on the possibility of
  
  charge ordering. We show that three different charge-ordered phases appear at
  
  3/2 filling, which are accompanied by ferromagnetic, noncoplanar triple-Q, and
  
  ferrimagnetic order, respectively. The triple-Q magnetic order is likely
  
  stabilized by emergent geometrical frustration in the charge-ordered phase with
  
  the ordering wave vector (pi,pi,pi). We show that the nearest-neighbor hopping
  
  between localized electrons stabilizes the triple-Q phase relative to the other
  
  two phases. We also discuss the electronic structure in the triple-Q
  
  charge-ordered phase.
• Carrier doping to a partially disordered state in the periodic Anderson model on a triangular lattice
  Satoru Hayami; Masafumi Udagawa; Yukitoshi Motome
  26TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON LOW TEMPERATURE PHYSICS (LT26), PTS 1-5, 400, PART 3, 2012年
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Partial disorder and metal-insulator transition in the periodic anderson model on a triangular lattice
  Hayami, S.; Udagawa, M.; Motome, Y.
  Journal of the Physical Society of Japan, 81, 10, 1, 130707, 2012年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Partial disorder in the periodic anderson model on a triangular lattice
  Hayami, S.; Udagawa, M.; Motome, Y.
  Journal of the Physical Society of Japan, 80, 7, 1, 73704, 2011年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）

• Magnetic quadrupole current generation and accumulation in noncentrosymmetric systems
  Yuuga Takasu; Satoru Hayami, 2026年07月15日
  Magnetization control via magnetic octupole injection has recently been proposed for a new class of centrosymmetric antiferromagnets, namely $d$-wave altermagnets, where the magnetic octupole is the lowest-rank magnetic multipole allowed by symmetry and serves as an alternative carrier to spin injection. In contrast, in noncentrosymmetric antiferromagnets, the magnetic quadrupole (MQ) constitutes the lowest-rank symmetry-allowed magnetic multipole, suggesting that MQ currents can provide an efficient route toward magnetization control through MQ injection. Here, we establish the symmetry conditions for MQ-current generation by constructing the multipole representation of the MQ conductivity tensor and show that MQ currents are generically allowed in noncentrosymmetric crystallographic point groups. As a representative example, we demonstrate MQ-current generation in the linear-response regime associated with symmetry lowering from the centrosymmetric point group ($mmm$) to its noncentrosymmetric subgroup ($mm2$). Furthermore, we reveal MQ accumulation near sample edges, analogous to spin accumulation induced by the spin Hall effect. This edge accumulation provides direct evidence of MQ-current generation and constitutes a key prerequisite for realizing MQ injection and MQ-based magnetization control in noncentrosymmetric antiferromagnets.
• Sixteenfold Classification of Many-Body Multipoles from Rotation-Compatible Canonical Symmetries
  Shingo Kuniyoshi; Rikuto Oiwa; Satoru Hayami, 2026年07月10日
  The conventional multipole framework provides a standard symmetry-based language for one-body electronic degrees of freedom, but fails to distinguish physically distinct sectors in many-body operator space. We show that canonical symmetries compatible with rotations provide this structure through two additional 2 labels associated with the particle-number gauge transformation Gπ/2 and the particle-hole transformation CA. These labels separate operators with different body numbers and particle-number changes, leading to a sixteenfold classification that organizes selection rules for nonzero expectation values, induced multipoles, and symmetry-allowed couplings in many-body multipole space.
• Piezoaxial coupling for strain-selected ferroaxial domain control
  Rikuto Oiwa; Satoru Hayami, 2026年07月07日
  We formulate a symmetry-based hierarchy of strain-derived conjugate fields for ferroaxial order, and demonstrate strain-selected ferroaxial domain control using first-principles calculations. Since ferroaxial order is even under both spatial inversion and time reversal, ordinary electric and magnetic fields cannot serve as universal linear conjugate fields. Homogeneous strain, however, can generate symmetry-allowed piezoaxial fields whose leading order is determined by the parent point group and by the chosen ferroaxial-axis component. For basal-plane strain, the leading field is linear in orthorhombic systems, quadratic in tetragonal systems, and cubic in trigonal and hexagonal systems. Cubic parent groups further split into two classes: cubic-I groups, $23$ and $m\bar{3}$, allow linear full-strain fields for selected axes, whereas cubic-II groups, $432$, $\bar{4}3m$, and $m\bar{3}m$, forbid linear fields and require quadratic or cubic strain combinations depending on the selected axis. In trigonal systems, the basal-plane deviatoric strain with signed amplitude $\varepsilon_{\rm u}$ and principal-axis angle $θ$ gives the single-axis field $h\propto\varepsilon_{\rm u}^3\sin6θ$. First-principles calculations for the trigonal ferroaxial compound Na$_2$BaMg(PO$_4$)$_2$ verify both the predicted angular dependence and cubic strain scaling of the ferroaxial domain splitting, and fixed-strain atomic relaxations show strain-selected evolution from the para-axial structure. These results establish static homogeneous strain as a symmetry-allowed conjugate field for ferroaxial order and suggest a route to ferroaxial domain control through strain-field cooling.
• Topological Weyl Phase of an Ideal Spin-Gapless Semiconductor KCrSe
  Subhajit Mandal; Bishal Das; Himanshu Sharma; Satoru Hayami; Aftab Alam, 2026年06月02日
  The coexistence of topological and spin-polarized electronic states within a single material platform provides an attractive route toward emergent quantum phenomena and spintronic functionalities. However, materials simultaneously exhibiting spin-gapless semiconducting (SGS) behavior and Weyl semimetallicity remain exceedingly rare. Here, using first-principles calculations, we identify the half-Heusler compound KCrSe as an ideal spin-gapless Weyl semimetal. Transport calculations reveal a weak temperature dependence of the longitudinal conductivity and relatively small Seebeck coefficients, providing further evidence of its SGS nature. KCrSe hosts a single pair of Weyl nodes-the minimum number permitted in a Weyl semimetal-located in close proximity to the Fermi level (E$_\text{F}$), resulting in exceptionally clean bulk and surface electronic spectra. The nontrivial Berry curvature associated with these Weyl nodes gives rise to sizable anomalous transport responses, including an anomalous Hall conductivity of $σ_{xy}^{A}\sim 90.76~\mathrm{S\,cm^{-1 } }$ and an anomalous Nernst conductivity of $α_{xy}^{A}\sim 0.15~\mathrm{A\,m^{-1}K^{-1 } }$ at E$_\text{F}$, with substantially enhanced values at lower energies. The combination of an ideal Weyl topology, fully spin-polarized low-energy states, and finite anomalous transport establishes KCrSe as a promising platform for designing high-efficiency topological spintronic devices.
• Antisymmetric linear transverse magnetization and ferroaxial moments induced by geometry-driven electric field gradients
  Akane Inda; Satoru Hayami, 2026年05月11日
  We theoretically investigate the transverse magnetization and ferroaxial moments induced by electric field gradients arising from the geometry of finite systems. Based on the Kubo formalism and real-time numerical simulations for a finite trapezoidal model, we demonstrate that both quantities are generated under the electric field gradient and are enhanced by tuning the leg inclination, which controls the gradient strength. We further show that the induced transverse magnetization is antisymmetric and linear in the magnetic field; such a response is prohibited by Onsager reciprocity in the absence of an electric field gradient. In addition, we find that the total transverse magnetization scales linearly with the electric field, in contrast to the longitudinal one, which exhibits a quadratic dependence, providing an advantage for experimental observation. Our results establish geometry-induced electric field gradients as a versatile mechanism for realizing and controlling unconventional transverse responses in mesoscopic systems.
• Unconventional alternating out-of-plane spin polarization in the coplanar kagome antiferromagnet
  Ousmane Ly; Satoru Hayami, 2026年04月13日
  The emergence of spin-polarized currents in nonrelativistic platforms continues to attract significant interest in spintronics. Here we demonstrate that a noncollinear kagome antiferromagnet can generate an alternating out-of-plane spin polarization originating from the spin chirality of the magnetic unit cell, in the absence of relativistic spin--orbit coupling. Under spatial confinement, the system develops distinct real-space spin separation patterns whose structure is governed by the symmetry of the lattice termination. In particular, breaking the transverse mirror symmetry of the ribbon produces an altermagnetic-like spin splitting in the band structure. Furthermore, we uncover a spin--edge locking mechanism in which propagating edge states acquire an unconventional spin polarization. These results highlight how magnetic symmetry and confinement can generate spin-polarized transport in coplanar antiferromagnets without relying on relativistic interactions.
• Magnetic toroidal monopoles from relativistic polarization responses to magnetic field gradients
  Taisei Yamanaka; Takumi Sato; Satoru Hayami, 2026年04月07日
  The magnetic toroidal monopole, a time-reversal-odd scalar, has attracted attention through its characteristic responses, such as electric-field-induced nonreciprocal directional dichroism observed in Co$_2$SiO$_4$. However, its evaluation in crystalline solids remains unresolved, as it cannot be defined within conventional multipole expansions or thermodynamic formulations. In this paper, we propose a theoretical framework to evaluate the magnetic toroidal monopole in periodic crystals based on the response of relativistic electric polarization to a magnetic field gradient. By incorporating the magnetic-field-gradient correction to the relativistic polarization, we derive an explicit expression for the magnetic toroidal monopole beyond symmetry arguments. The resulting expression is formulated in terms of geometric quantity such as Berry curvatures and orbital magnetic moment defined in an extended parameter space spanning momentum, magnetic field, and electric field. We further perform model calculations for an antiferromagnetic system hosting a magnetic toroidal monopole and confirm that the proposed quantity is finite. These results provide a practical route to characterize magnetic toroidal monopoles in crystalline solids and clarify their quantum geometric nature.
• Thermodynamic Multipoles and Dissipative Conductivities in Metallic Systems
  Takumi Sato; Satoru Hayami, 2026年03月31日
  Multipoles provide a systematic framework for describing the electronic structures of quantum materials from a symmetry perspective. Thermodynamic multipole moments in crystalline solids exhibit direct microscopic connections to certain allowed physical responses beyond symmetry; however, such relations have thus far been limited to dissipationless responses in equilibrium insulating systems. Here, this framework is extended at a heuristic level by focusing on the Fermi-surface contributions to thermodynamic multipole moments. These contributions establish direct relations to dissipative transport responses characteristic of metals, including charge and spin conductivities. A key consequence is that the conductivities exhibit extrema, typically maxima, at chemical potentials where the corresponding Fermi-surface contributions to the multipoles vanish, specifically, the electric quadrupole for charge conductivity and the magnetic octupole for spin conductivity. These findings uncover a previously overlooked aspect of thermodynamic multipole moments, opening a new perspective on dissipative transport in metallic systems.
• Antiparallel spin polarizations as quadratic response in chiral systems
  Akane Inda; Kohei Hattori; Hiroaki Kusunose; Satoru Hayami, 2026年02月25日
  Chirality-dependent spin generation has attracted considerable attention in condensed matter physics. In this paper, we theoretically investigate antiparallel spin polarization as a chirality-dependent quadratic response, by using a finite chiral system composed of triangular prisms. Based on the nonlinear Kubo formalism and real-time simulations, we demonstrate that spatially inhomogeneous antiparallel spin polarizations are induced as a dissipative quadratic DC response to a homogeneous AC electric field. In particular, we elucidate role of microscopic parameters characterizing the handedness of chirality, and naive expectation of spin polarization as a consequence of spin accumulation of spin current.
• The 2026 Skyrmionics Roadmap
  Sabri Koraltan; Claas Abert; Manfred Albrecht; Maria Azhar; Christian Back; Hélène Béa; Max T. Birch; Stefan Blügel; Olivier Boulle; Felix Büttner; Ping Che; Vincent Cros; Emily Darwin; Louise Desplat; Claire Donnelly; Haifeng Du; Karin Everschor-Sitte; Amalio Fernández-Pacheco; Simone Finizio; Giovanni Finocchio; Markus Garst; Raphael Gruber; Dirk Grundler; Satoru Hayami; Thorsten Hesjedal; Axel Hoffmann; Aleš Hrabec; Hans Josef Hug; Hariom Jani; Jagannath Jena; Wanjun Jiang; Javier Junquera; Kosuke Karube; Lisa-Marie Kern; Joo-Von Kim; Mathias Kläui; Hidekazu Kurebayashi; Kai Litzius; Yizhou Liu; Martin Lonsky; Christopher H. Marrows; Jan Masell; Stefan Mathias; Yuriy Mokrousov; Stuart S. P. Parkin; Bastian Pfau; Paolo G. Radaelli; Florin Radu; Ramamoorthy Ramesh; Nicolas Reyren; Stanislas Rohart; Shinichiro Seki; Ivan I. Smalyukh; Sopheak Sorn; Daniel Steil; Dieter Suess; Mykola Tasinkevych; Yoshinori Tokura; Riccardo Tomasello; Victor Ukleev; Hyunsoo Yang; Fehmi Sami Yasin; Xiuzhen Yu; Chenhui Zhang; Shilei Zhang; Le Zhao; Sebastian Wintz, 2026年01月23日
  Magnetic skyrmions and related topological spin textures have emerged as a central topic in condensed-matter physics, combining fundamental significance with potential for transformative applications in spintronics, magnonics, and beyond. Over the past decade, advances in material platforms, imaging techniques, theoretical modeling, and device concepts have established skyrmionics as a rapidly expanding field. At the same time, challenges remain in stabilizing, controlling, and integrating such textures into functional architectures, while novel phenomena such as antiskyrmions, higher-order skyrmions, hopfions, and antiferromagnetic textures arise. The 2026 Skyrmionics Roadmap represents a collective effort of many authors, providing a comprehensive perspective on the current state-of-the-art and the outlook for the coming years. In 33 focused sections, each co-authored by two researchers, we chart progress in theory and modeling, material systems, skyrmion dynamics, and skyrmion technologies. By offering a consolidated vision, this Roadmap aims to guide both fundamental research and application-driven efforts, accelerating the transition of skyrmionics from conceptual breakthroughs toward practical technologies.
• Orbital magnetic octupole in crystalline solids and characterization of orbital altermagnetism
  Takumi Sato; Satoru Hayami, 2025年12月30日
  Magnetic multipole moments beyond dipoles have emerged as key descriptors of unconventional electromagnetic responses in crystalline solids. However, a gauge-invariant bulk expression for orbital magnetic multipole moments has remained elusive, hindering a unified understanding of their physical consequences. Here we formulate a gauge-invariant expression for the orbital magnetic octupole moment in periodic crystals and investigate its behavior in two models with distinct origins of magnetism: a spinless two-orbital model with orbital magnetic order arising from complex hopping and a two-sublattice $d$-wave altermagnetic model based on antiferromagnetic spin order. We also show that the orbital magnetic octupole is naturally linked to a higher-rank Hall response induced by spatially nonuniform electric fields, leading to a generalized Středa-type relation. Our results further demonstrate that the orbital magnetic octupole provides a quantitative characterization of \textsl{orbital altermagnetism}.
• Single-$q$ Cycloid and Double-$q$ Vortex Lattices in Layered Magnetic Semimetal EuAg$_4$Sb$_2$
  Paul M. Neves; Takashi Kurumaji; Joshua P. Wakefield; Arno Hiess; Paul Steffens; Navid Qureshi; Robert Cubitt; Lisa M DeBeer-Schmitt; Johanna C. Palmstrom; Satoru Hayami; Marek Bartkowiak; Markus Zolliker; Jonathan S. White; Joseph G. Checkelsky, 2025年12月18日
  Recently, a host of exotic magnetic textures such as topologically protected skyrmion lattices has been discovered in several bulk metallic lanthanide compounds. In addition to hosting skyrmion phases, a hallmark of this class of materials is the appearance of numerous spin textures characterized by a superposition of multi-$q$ magnetic modulations: spin moiré superlattices. The nuanced energy landscape thus motivates detailed studies to understand the underlying interactions. Here, we comprehensively characterize and model the three zero-field magnetic textures present in one such material, EuAg$_4$Sb$_2$. Systematic symmetry breaking experiments using magnetic field and strain determine that the ground state incommensurate magnetic phase (ICM1) is single-$q$. In contrast, ICM2 and ICM3 are both double-$q$, \textit{i.e.}, spin moiré superlattices. Further, through application of polarized small angle neutron scattering and spherical neutron polarimetry, we demonstrate that ICM1 is a single-$q$ cycloid and ICM2 and ICM3 are double-$q$ vortex lattices, with Eu moments lying in the $ab$-plane in zero field and with a ferromagnetic component at finite field. Despite the quasi-2D nature of EuAg$_4$Sb$_2$, the modulations propagate out of the \textit{ab}-plane, leading to a shift of the spin texture between triangle lattice planes. Further, the ICM3 to ICM2 transition includes an unusual 45$^\circ$ rotation of the magnetic vortex lattice. Motivated by the coexistence of such drastically different phases in this compound, we conclude by developing a phenomenological model to understand the stability of these states. Our experimental probes and theoretical modeling definitively characterize three different and tunable phases in one material, and provide insight for the design of new topological spin-texture materials.
• Shape dependence of Edelstein and magnetoelectric effects in the V-shaped model
  Shuhei Kanda; Satoru Hayami, 2025年11月18日
  We theoretically investigate the shape dependence and microscopic mechanism of the magnetoelectric (ME) effect, including both nonmagnetic (Edelstein-type) and magnetic origins, in a V-shaped one-dimensional chain model. Our goal is to establish a symmetry-based framework linking local geometry to ME responses. Numerical calculations based on the Kubo formula reveal that the nonmagnetic-driven ME response is maximized at an apex angle of $θ\approx 0.6π$. To clarify its origin, we derive a low-energy effective Hamiltonian in the $s$-orbital subspace and demonstrate that the polarity induced by the V-shaped geometry manifests as an effective spin--orbit interaction. An analytical derivation of the Green's function shows that the geometric effect can be described as a $T$-matrix contribution associated with local symmetry breaking. This formulation provides a unified description of geometry-induced responses in terms of a scattering framework. Using a multipole-basis representation, we identify symmetry-based selection rules for the ME tensor and show that the coupling between the effective spin--orbit interaction and the orbital angular momentum generated across the apex plays an essential role. The resulting angular dependence, $\sinθ\sin{θ/2}$, peaks at $θ= 2\tan^{-1}\sqrt{2} \approx 0.608π$, in good agreement with the numerical results. We also analyze a ferromagnetic V-shaped model including the Zeeman interaction and show that the magnetic-driven ME response originates from the spin magnetization induced by the coupling between the electric-field--driven charge-potential gradient and the Zeeman term. These results reveal distinct ME mechanisms depending on the presence or absence of time-reversal symmetry and provide a microscopic framework for geometry-induced multipole phenomena.
• Finite-momentum superconducting states due to odd-frequency Cooper pairing correlations
  Takumi Sato; Satoru Hayami; Shingo Kobayashi; Yasuhiro Asano, 2025年03月03日
  This paper discusses the origin of a nonuniform superconducting state in which Cooper pairs have a small but finite center-of-mass momentum. We analyze the instability of the normal state to such finite-momentum states using the pole of the pair fluctuation propagator in weak-coupling superconductors. The finite-momentum superconducting state is realized when the odd-frequency pairing correlations in the uniform superconducting state are expected to have sufficiently large amplitudes. We provide a perspective for a comprehensive understanding of inhomogeneous superconductivity and related phenomena.
• Classification of multipoles induced by external fields and currents under electronic nematic ordering with quadrupole moments
  Satoru Hayami, 2023年11月28日
  We theoretically investigate the effect of external fields and currents on electronic nematic orderings based on the concept of augmented multipoles consisting of electric, magnetic, magnetic toroidal, and electric toroidal multipoles. We show the relation between rank-2 electric quadrupoles and the other multipoles, the former of which corresponds to the microscopic order parameter for the nematic phases. The electric (magnetic) field induces the rank-1 and rank-3 electric (magnetic) multipoles and rank-2 electric toroidal (magnetic toroidal) quadrupoles, while the electric current induces the rank-1 and rank-3 magnetic toroidal multipoles and rank-2 magnetic quadrupoles. We classify the active multipoles under magnetic point groups, which will be a reference to explore cross-correlation and transport phenomena in nematic phases.
• ミクロな多極子による電子物性の表現論(その10・最終回)
  速水 賢; 大岩 陸人; 八城 愛美; 柳 有起; 楠瀬 博明, 固体物理 / アグネ技術センター [編], 58, 7, 357, 376, 2023年07月
  アグネ技術センター, 日本語
• ミクロな多極子による電子物性の表現論(その9)
  速水 賢; 大岩 陸人; 八城 愛美; 柳 有起; 楠瀬 博明, 固体物理 / アグネ技術センター [編], 58, 1, 11, 30, 2023年01月
  アグネ技術センター, 日本語
• Berry Phases in Electronic Structure Theory; Electric Polarization, Orbital Magnetization and Topological Insulators
  速水 賢, 日本物理学会誌, 77, 9, 642, 643, 2022年09月05日
  新著紹介
  
  Berry Phases in Electronic Structure Theory; Electric Polarization, Orbital Magnetization and Topological Insulators, 一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 磁場方向に敏感なナノスケール磁気スキルミオン結晶の安定化機構
  速水 賢; 山家 椋太, 固体物理 / アグネ技術センター [編], 57, 4, 281, 291, 2022年04月
  アグネ技術センター, 日本語
• ミクロな多極子による電子物性の表現論(その8)
  速水 賢; 八城 愛美; 柳 有起; 楠瀬 博明, 固体物理 / アグネ技術センター [編], 57, 3, 181, 201, 2022年03月
  日本語
• ミクロな多極子による電子物性の表現論(その7)
  速水 賢; 八城 愛美; 柳 有起; 楠瀬 博明, 固体物理 / アグネ技術センター [編], 56, 10, 507, 531, 2021年10月
  アグネ技術センター, 日本語
• 磁性物理の基礎概念；強相関電子系の磁性
  速水 賢, 日本物理学会誌, 76, 9, 611, 612, 2021年09月05日
  新著紹介
  
  磁性物理の基礎概念；強相関電子系の磁性, 一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• ミクロな多極子による電子物性の表現論(その4)
  速水賢; 八城愛美; 柳有起; 楠瀬博明, 固体物理, 56, 1, 2021年
• 反転中心を持たない磁性体におけるクラスター磁気トロイダル多極子による非相反マグノン励起
  松本拓哉; 速水賢, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 76, 1, 2021年
• イリジウム酸化物Ca₅Ir₃O₁₂の105K相転移における秩序変数
  長谷川巧; 花手洋樹; 河野翔也; 松平和之; 筒井智嗣; 筒井智嗣; 速水賢, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 76, 1, 2021年
• 非弾性X線散乱によるCa₅Ir₃O₁₂の105Kにおける隠れた秩序の研究
  花手洋樹; 河野翔也; 松平和之; 長谷川巧; 筒井智嗣; 筒井智嗣; 速水賢, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 76, 1, 2021年
• 磁気異方性に起因した遍歴磁性体スキルミオン結晶の新しい安定化機構
  山家椋太; 山家椋太; 速水賢, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 76, 1, 2021年
• 幾何学的フラストレート系イリジウム酸化物Ca₅Ir₃O₁₂における105Kの隠れた相転移と電流誘起物性
  松平和之; 花手洋樹; 中村和磨; 河野翔也; 林田桃佳; 長谷川巧; 筒井智嗣; 筒井智嗣; 速水賢, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 76, 1, 2021年
• 磁性体中における多極子の分類論
  八城愛美; 楠瀬博明; 速水賢, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 76, 1, 2021年
• 磁気四極子秩序下における隠れたスピン-軌道結合
  速水賢; 楠瀬博明, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 76, 1, 2021年
• ミクロな多極子による電子物性の表現論(その6)
  速水賢; 八城愛美; 柳有起; 楠瀬博明, 固体物理, 56, 7, 2021年
• ミクロな多極子による電子物性の表現論(その5)
  速水賢; 八城愛美; 柳有起; 楠瀬博明, 固体物理, 56, 4, 2021年
• 多重Q磁気秩序相のスピン波励起
  加藤康之; 速水賢; 求幸年, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 76, 1, 2021年
• 反転対称性をもつ金属磁性体に現れる磁気ヘッジホッグ格子
  奥村駿; 速水賢; 加藤康之; 求幸年, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 76, 1, 2021年
• 微視的多極子の一般化と秩序および交差相関物性 (拡張多極子が拓くスピン軌道物性の新展開特集号)
  楠瀬 博明; 速水 賢, 固体物理, 55, 11, 523, 534, 2020年11月
  アグネ技術センター, 日本語
• 誌上セミナー ミクロな多極子による電子物性の表現論(その3)
  速水 賢; 八城 愛美; 柳 有起; 楠瀬 博明, 固体物理, 55, 8, 379, 396, 2020年08月
  アグネ技術センター, 日本語
• 異方的なc-f混成を有する周期的アンダーソン模型を起点とした異方的近藤カップリングの導出
  山家 椋太; 速水 賢, 日本物理学会講演概要集, 75.1, 2074, 2074, 2020年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• ハニカム格子反強磁性体における対称な異方的交換相互作用に由来した非相反マグノン励起
  松本 拓哉; 速水 賢, 日本物理学会講演概要集, 75.1, 935, 935, 2020年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 磁性金属中の磁気ヘッジホッグ格子に対する磁場効果の数値的研究
  奥村 駿; 速水 賢; 加藤 康之; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 75.1, 1079, 1079, 2020年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• ジグザグ鎖上の磁気トロイダル多極子秩序下における非相反電気伝導
  八城 愛美; 柳 有起; 速水 賢, 日本物理学会講演概要集, 75.1, 2071, 2071, 2020年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 結晶中の多極子自由度を起点としたスピン分裂バンド構造の理解
  速水 賢; 柳 有起; 楠瀬 博明, 日本物理学会講演概要集, 75.1, 2070, 2070, 2020年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• パイロクロア酸化物Cd₂Re₂O₇における電流磁気効果の第一原理計算
  安田 寛徳; 加藤 康之; 速水 賢; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 75.1, 1725, 1725, 2020年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• ジグザグ鎖上の電気・磁気的な奇パリティ多極子に由来した非線形電気伝導
  八城愛美; 速水賢, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 75, 2, 2020年
• 磁性金属中の磁気ヘッジホッグ格子が示す磁場誘起トポロジカル転移
  奥村駿; 速水賢; 加藤康之; 求幸年, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 75, 2, 2020年
• 遍歴磁性体における異方的なスピン電荷結合が誘起するスキルミオン結晶
  山家椋太; 速水賢, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 75, 2, 2020年
• 第一原理計算を用いたパイロクロア酸化物Cd₂Re₂O₇におけるスピン軌道結合現象の解析
  安田寛徳; 加藤康之; 速水賢; 求幸年, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 75, 2, 2020年
• 磁気スキルミオン物質GdRu₂Si₂における電子状態変調と磁気構造の関係
  安井勇気; BUTLER Christopher J.; KHANH Nguyen D.; 速水賢; 野本拓也; 花栗哲郎; 求幸年; 有田亮太郎; 有田亮太郎; 有馬孝尚; 有馬孝尚; 十倉好紀; 十倉好紀; 関真一郎, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 75, 2, 2020年
• CeCoSiの奇パリティ多極子秩序下におけるNMRスペクトルの理論的研究
  八城愛美; 速水賢, 日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 75, 2, 2020年
• 誌上セミナー ミクロな多極子による電子物性の表現論(その2)
  速水 賢; 八城 愛美; 柳 有起; 楠瀬 博明, 固体物理, 55, 1, 1, 11, 2020年01月
  アグネ技術センター, 日本語
• 誌上セミナー ミクロな多極子による電子物性の表現論(その1)
  速水 賢; 八城 愛美; 柳 有起; 楠瀬 博明, 固体物理, 54, 3, 131, 145, 2019年03月
  アグネ技術センター, 日本語
• 異方的な交換相互作用をもつフラストレート磁性体におけるスキルミオン結晶相
  松本 拓哉; 速水 賢, 日本物理学会講演概要集, 74.1, 1237, 1237, 2019年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 強いフント結合をもつd-p軌道混成モデルにおける多重Q磁気秩序
  山家 椋太; 速水 賢, 日本物理学会講演概要集, 74.1, 2012, 2012, 2019年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• トロイダルモーメントと交差相関物性の微視的な理論研究
  速水 賢, 日本物理学会講演概要集, 74.1, 1943, 1944, 2019年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• ブリージングカゴメ格子における非相反マグノン励起
  松本 拓哉; 速水 賢, 日本物理学会講演概要集, 73, 0, 542, 542, 2018年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 結晶点群の元での多極子の分類論
  速水 賢; 八城 愛美; 柳 有起; 楠瀬 博明, 日本物理学会講演概要集, 73, 0, 1636, 1636, 2018年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 奇パリティ結晶場の下で誘起されるトロイダル多極子と電気磁気効果
  八城 愛美; 速水 賢, 日本物理学会講演概要集, 73, 0, 1542, 1542, 2018年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 多極子の拡張・一般化と交差相関物性
  速水 賢, 日本物理学会講演概要集, 73, 0, 1418, 1419, 2018年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• κ型分子性導体におけるスピン分裂
  中 惇; 速水 賢; 楠瀬 博明; 柳 有起; 求 幸年; 妹尾 仁嗣, 日本物理学会講演概要集, 73, 0, 1345, 1345, 2018年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• κ型分子性導体におけるスピン流生成
  中 惇; 速水 賢; 楠瀬 博明; 柳 有起; 求 幸年; 妹尾 仁嗣, 日本物理学会講演概要集, 73, 0, 1346, 1346, 2018年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• Cd₂Re₂O₇における多極子秩序と非相反応答
  柳 有起; 速水 賢; 求 幸年; 楠瀬 博明, 日本物理学会講演概要集, 73, 0, 1411, 1411, 2018年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• Cd₂Re₂O₇における電気トロイダル四極子秩序の可能性
  速水 賢; 柳 有起; 楠瀬 博明; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 73, 0, 1410, 1410, 2018年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 5d電子系ダイヤモンド構造物質AOsO₄(A=K, Rb, Cs)における奇パリティ多極子と電気磁気効果
  速水 賢; 楠瀬 博明; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 73, 0, 1180, 1180, 2018年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 近藤格子模型において発現するスキルミオン結晶に対する磁気異方性の効果
  速水 賢; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 72, 0, 841, 841, 2017年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• スピン軌道相互作用を有する近藤格子模型において発現する多重Q磁気秩序相
  速水 賢; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 72, 0, 842, 842, 2017年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 蜂の巣格子反強磁性体Co₄Nb₂O₉における電気磁気応答の理論
  柳 有起; 速水 賢; 楠瀬 博明, 日本物理学会講演概要集, 72, 0, 1685, 1685, 2017年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 局所パリティ混成系におけるトロイダル多極子
  速水 賢; 楠瀬 博明, 日本物理学会講演概要集, 72, 0, 1684, 1684, 2017年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• Co₄Nb₂O₉における電気磁気効果の理論研究
  柳 有起; 速水 賢; 楠瀬 博明, 日本物理学会講演概要集, 72, 0, 2365, 2365, 2017年
  

  Co4Nb2O9は低温で実現する反強磁性秩序相において新奇な電気磁気効果を示すことから注目を集めているが、その物理的起源は明らかでない。本研究では、Co4Nb2O9に対する現実的な多軌道有効模型を第一原理電子状態計算に基づき構築した。また、得られた有効模型にスピン軌道相互作用、反強磁性分子場を導入し、久保公式を用いて応答関数を計算することで電気磁気効果の起源について調べたのでその結果について報告する。

  , 一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 近藤格子模型で発現する異なるトポロジカル数を持つスキルミオン結晶の温度磁場相図
  小澤 遼; 加藤 康之; 速水 賢; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 72, 0, 1236, 1236, 2017年
  

  磁気スキルミオンは、そのトポロジカルに堅牢な性質を利用したスピントロニクスへの応用などが期待され注目を浴びている。本研究では、三角格子近藤模型において近年我々が発見したトポロジカル数が高いスキルミオン結晶相を含む温度-磁場相図を大規模数値シミュレーションによって調べた。その結果、有限温度や有限磁場において異なるスキルミオン結晶相が現れるパラメタ領域を明らかにした。

  , 一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 近藤格子模型における有効的なスピン間相互作用が誘起するスキルミオン結晶相
  速水 賢; 小澤 遼; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 72, 0, 1235, 1235, 2017年
  

  非共面的な磁気構造をもつスキルミオン結晶相は、金属において異常ホール効果やスピンホール効果といった非従来型の輸送現象をもたらすことから注目を集めている。本研究では、フラストレート三角格子近藤模型におけるスキルミオン結晶相の新しい安定化機構を提案する。この安定化機構は、遍歴電子系の帯磁率のピーク構造に起因しており、従来のスピン軌道相互作用由来のスキルミオン結晶相の起源とは異なるものである。

  , 一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 三角格子反強磁性体UNi₄Bにおける異常ホール効果
  小山田 明; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 速水 賢; 楠瀬 博明; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 72, 0, 2014, 2014, 2017年
  

  三角格子反強磁性体UNi_4_BはT_N_=20K以下で、渦を巻くような特異な磁気構造を示す。これに起因する非従来型の異常ホール効果が現れることが理論的に指摘されている。特にゼロ磁場でもホール効果が現れることが提案されている。現在、ゼロ磁場でのホール効果測定を行っており、理論との比較と合わせて報告する予定である。

  , 一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 自発的な空間反転対称性の破れが創出するスピン・バレー・軌道物性
  速水 賢; 楠瀬 博明; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 71, 0, 2013, 2013, 2016年
  

  空間反転対称性のない系におけるスピン軌道相互作用は、電気磁気効果といった様々な興味深い現象を引き起こすことから近年大きな注目を集めている。本研究では、特に原子サイトに局所的な空間反転対称性の破れをもつ格子系に着目し、電荷・スピン・軌道自由度の自発的な対称性の破れがスピン軌道相互作用を通じて電子状態や輸送特性にどのような影響を与えるかを、ミニマムモデルであるハニカム格子上の2軌道ハバード模型に対して理論的に調べた結果を報告する。

  , 一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• フラストレート磁性体中の非磁性不純物により誘起される磁気渦
  速水 賢; Lin Shizeng; Batista Cristian, 日本物理学会講演概要集, 71, 0, 715, 715, 2016年
  

  相互作用が競合したフラストレート磁性体においては、しばしば非共面的な磁気構造が現れ、トポロジカルに非自明な状態や新しい低エネルギー励起が生じる。今回我々は、フラストレート磁性体において、非磁性不純物により発現する磁気渦に着目する。本講演では、ランダウ・リフシッツ・ギルバート方程式および厳密対角化法を用いることにより、磁気渦の安定性に関する詳細な議論を行う。

  , 一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 容易軸異方性をもつフラストレート磁性体におけるバブル・スキルミオン結晶
  速水 賢; Lin Shizeng; Batista Cristian, 日本物理学会講演概要集, 71, 0, 716, 716, 2016年
  

  複数の波数をもった秩序の重ね合わせで構成される多重Q磁気秩序は、スカーミオン格子などのトポロジカルに非自明な状態や新しい低エネルギー励起を生み出す。今回我々は、三角格子上でのスカーミオン格子状態の発現可能性と、そうした非共面的な磁気構造がもたらす熱力学的性質に着目する。本講演では、モンテカルロ法による有限温度におけるスカーミオン格子秩序の安定性およびその発現機構についての詳細な議論を行う。

  , 一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 19pBC-10 遍歴磁性体における多重Q秩序相のドメイン構造
  小澤 遼; 速水 賢; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 71, 0, 1123, 1123, 2016年
  

  スカーミオン結晶に代表される多重Q磁気秩序相は、一般に複雑なドメインを形成するため、その構造の解析が容易でないことが多い。本研究では、遍歴磁性体におけるこうしたドメイン形成の機構を理論的に明らかにするために、三角格子上の近藤格子模型に現れる三重Q秩序相に着目し、大規模な数値シミュレーションを用いた解析を行った。その結果、ドメインの形状がフェルミ面の性質やスピン電荷結合の大きさに強く支配されていることを見出した。

  , 一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• スピン電荷結合系において磁気異方性と外部磁場が誘起する共線・共面・非共面磁気転移
  小澤 遼; Barros Kipton; 速水 賢; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 71, 0, 851, 851, 2016年
  

  近年、スピン電荷結合系において、非共面的なスピン配置を持った多重Q磁気秩序状態が様々な形で現れることが明らかになってきた。本研究では、そうした非共面的スピン秩序状態に対する磁気異方性や外部磁場の効果を、大規模数値計算と変分計算を相補的に用いて調べた。その結果、共線的、共面的、非共面的なスピン配置を持つ多彩な多重Q磁気秩序相の間の相転移を見出した。

  , 一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 遍歴電子系における自発的な空間反転対称性の破れ : 非従来型多極子秩序とスピン・バレー分裂,非対角応答
  速水 賢; 楠瀬 博明; 求 幸年, 固体物理, 50, 5, 217, 234, 2015年05月
  アグネ技術センター, 日本語
• 23pBF-12 パリティ混成のあるd-p模型における軌道秩序と特異な電子状態
  杉田 悠介; 速水 賢; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 70, 0, 2337, 2337, 2015年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 23pBF-13 トロイダル秩序系における集団励起
  速水 賢; 楠瀬 博明; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 70, 0, 2338, 2338, 2015年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 29pAY-2 金属中のトロイダル秩序 : バンドシフト、磁気伝導、電気磁気効果(29pAY 領域3,領域8合同 マルチフェロイクス,領域3(磁性))
  速水 賢; 楠瀬 博明; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 69, 0, 530, 530, 2014年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 9aBG-4 遍歴電子系における非共線・非共面磁気秩序の新しい安定化機構(9aBG 低温理論1(フラストレーション・多軌道系),領域8(強相関系))
  速水 賢; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 69, 0, 399, 399, 2014年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 9aBG-5 スピン軌道結合系における自発的な空間反転対称性の破れ(9aBG 低温理論1(フラストレーション・多軌道系),領域8(強相関系))
  速水 賢; 楠瀬 博明; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 69, 0, 400, 400, 2014年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 9aBG-6 局所的なパリティ混成をもつ拡張近藤格子模型における磁気秩序(9aBG 低温理論1(フラストレーション・多軌道系),領域8(強相関系))
  速水 賢; 楠瀬 博明; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 69, 0, 400, 400, 2014年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 26aXJ-11 立方格子における3次元ディラック電子を伴う非共面的な多重Q磁気秩序(26aXJ トポロジカル絶縁体・超伝導体,領域4(半導体,メゾスコピック系・局在))
  速水 賢; 三澤 貴宏; 山地 洋平; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 68, 0, 741, 741, 2013年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 27pKF-5 立方格子古典近藤格子模型で発現する多重Q磁気秩序のモンテカルロ法による解析(スピントロニクス(磁化ダイナミクス),領域3(磁性,磁気共鳴))
  速水 賢; 三澤 貴宏; 山地 洋平; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 68, 0, 425, 425, 2013年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 21aFG-12 周期的アンダーソンモデルにおける多重Q磁気秩序と電荷秩序(21aFG 理論(Ir系・フラストレート系),領域8(強相関系:高温超伝導強相関f電子系など))
  速水 賢; 三澤 貴宏; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 67, 0, 577, 577, 2012年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 26pYB-7 三角格子上周期的アンダーソン模型におけるコメンシュレートフィリング近傍の部分無秩序(26pYB 磁性理論1(重い電子系の理論),領域8,強相関系:高温超伝導,強相関f電子系など)
  速水 賢; 宇田川 将文; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 67, 0, 666, 666, 2012年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 20pGB-10 三角格子周期的アンダーソン模型において磁場やスピン異方性に誘起される部分無秩序状態(20pGB 磁性理論2(重い電子系の超伝導と相転移),領域8(強相関系:高温超伝導強相関f電子系など))
  速水 賢; 宇田川 将文; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 67, 0, 556, 556, 2012年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 26aEF-8 幾何学的フラストレーションをもつ周期的アンダーソンモデルにおける部分近藤スクリーニング形成(26aEF 磁性理論,領域8(強相関系:高温超伝導,強相関f電子系など))
  速水 賢; 宇田川 将文; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 66, 0, 592, 592, 2011年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語
• 22pGB-8 幾何学的フラストレーションをもつ周期的アンダーソンモデルにおける部分無秩序状態(22pGB 磁性理論,領域8(強相関系:高温超伝導,強相関f電子系など))
  速水 賢; 宇田川 将文; 求 幸年, 日本物理学会講演概要集, 66, 0, 535, 535, 2011年
  一般社団法人 日本物理学会, 日本語

• 近藤格子模型において発現するスキルミオン結晶に対する磁気異方性の効果
  速水賢; 求幸年
  日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2017年09月25日, 日本語
• スピン軌道相互作用を有する近藤格子模型において発現する多重Q磁気秩序相
  速水賢; 求幸年
  日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2017年09月25日, 日本語
• 蜂の巣格子反強磁性体Co₄Nb₂O₉における電気磁気応答の理論
  柳有起; 速水賢; 楠瀬博明
  日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2017年09月25日, 日本語
• 局所パリティ混成系におけるトロイダル多極子
  速水賢; 楠瀬博明
  日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2017年09月25日, 日本語
• 近藤格子模型で発現する異なるトポロジカル数を持つスキルミオン結晶の温度磁場相図
  小澤遼; 加藤康之; 速水賢; 求幸年
  日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2017年03月21日, 日本語
• 近藤格子模型における有効的なスピン間相互作用が誘起するスキルミオン結晶相
  速水賢; 小澤遼; 求幸年
  日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2017年03月21日, 日本語
• 三角格子反強磁性体UNi₄Bにおける異常ホール効果
  小山田明; 山本悦嗣; 芳賀芳範; 速水賢; 楠瀬博明; 求幸年
  日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2017年03月21日, 日本語
• Co₄Nb₂O₉における電気磁気効果の理論研究
  柳有起; 速水賢; 楠瀬博明
  日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2017年03月21日, 日本語
• 容易軸異方性をもつフラストレート磁性体におけるバブル・スキルミオン結晶
  速水賢; LIN Shizeng; BATISTA Cristian D; BATISTA Cristian D
  日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2016年09月23日, 日本語
• フラストレート磁性体中の非磁性不純物により誘起される磁気渦
  速水賢; LIN Shizeng; BATISTA Cristian D; BATISTA Cristian D
  日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2016年09月23日, 日本語
• 23pBF-12 パリティ混成のあるd-p模型における軌道秩序と特異な電子状態
  杉田 悠介; 速水 賢; 求 幸年
  日本物理学会講演概要集, 2015年03月21日, 日本語
• 23pBF-13 トロイダル秩序系における集団励起
  速水 賢; 楠瀬 博明; 求 幸年
  日本物理学会講演概要集, 2015年03月21日, 日本語
• 9aBG-5 スピン軌道結合系における自発的な空間反転対称性の破れ(9aBG 低温理論1(フラストレーション・多軌道系),領域8(強相関系))
  速水 賢; 楠瀬 博明; 求 幸年
  日本物理学会講演概要集, 2014年08月22日, 日本語
• 9aBG-6 局所的なパリティ混成をもつ拡張近藤格子模型における磁気秩序(9aBG 低温理論1(フラストレーション・多軌道系),領域8(強相関系))
  速水 賢; 楠瀬 博明; 求 幸年
  日本物理学会講演概要集, 2014年08月22日, 日本語
• 9aBG-4 遍歴電子系における非共線・非共面磁気秩序の新しい安定化機構(9aBG 低温理論1(フラストレーション・多軌道系),領域8(強相関系))
  速水 賢; 求 幸年
  日本物理学会講演概要集, 2014年08月22日, 日本語
• 29pAY-2 金属中のトロイダル秩序 : バンドシフト、磁気伝導、電気磁気効果(29pAY 領域3,領域8合同 マルチフェロイクス,領域3(磁性))
  速水 賢; 楠瀬 博明; 求 幸年
  日本物理学会講演概要集, 2014年03月05日, 日本語
• 27pKF-5 立方格子古典近藤格子模型で発現する多重Q磁気秩序のモンテカルロ法による解析(スピントロニクス(磁化ダイナミクス),領域3(磁性,磁気共鳴))
  速水 賢; 三澤 貴宏; 山地 洋平; 求 幸年
  日本物理学会講演概要集, 2013年08月26日, 日本語
• 26aXJ-11 立方格子における3次元ディラック電子を伴う非共面的な多重Q磁気秩序(26aXJ トポロジカル絶縁体・超伝導体,領域4(半導体,メゾスコピック系・局在))
  速水 賢; 三澤 貴宏; 山地 洋平; 求 幸年
  日本物理学会講演概要集, 2013年03月26日, 日本語
• 21aFG-12 周期的アンダーソンモデルにおける多重Q磁気秩序と電荷秩序(21aFG 理論(Ir系・フラストレート系),領域8(強相関系:高温超伝導強相関f電子系など))
  速水 賢; 三澤 貴宏; 求 幸年
  日本物理学会講演概要集, 2012年08月24日, 日本語
• 22pGB-8 幾何学的フラストレーションをもつ周期的アンダーソンモデルにおける部分無秩序状態(22pGB 磁性理論,領域8(強相関系:高温超伝導,強相関f電子系など))
  速水 賢; 宇田川 将文; 求 幸年
  日本物理学会講演概要集, 2011年08月24日, 日本語
• 26aEF-8 幾何学的フラストレーションをもつ周期的アンダーソンモデルにおける部分近藤スクリーニング形成(26aEF 磁性理論,領域8(強相関系:高温超伝導,強相関f電子系など))
  速水 賢; 宇田川 将文; 求 幸年
  日本物理学会講演概要集, 2011年03月03日, 日本語

• 物理学論文輪講, 2024年, 修士課程, 理学院
• 磁性物理学, 2024年, 修士課程, 理学院
• 物理学外国語文献講読Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
• 物理学外国語文献講読Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
• 現代物理学特論, 2024年, 学士課程, 理学部
• 物性物理学, 2024年, 学士課程, 理学部
• 物理学Ⅱ, 2024年, 学士課程, 全学教育
• 現代物理学, 2024年, 学士課程, 理学部

• 日本物理学会

• 多極子表現論の深化と機能物性の開拓
  2024年 - 2031年
  速水 賢
  本研究では、固体中の内部自由度を系統的に表現できる多極子基底の概念を、異なる時空間スケールに対しても適用できるよう理論形式を深化することで、様々な空間・時間スケールのもとで発現する物性現象を統一的な視点から系統づけることを目指します。また、その際に現れる新しい内部自由度を外場や自発的相転移を通して制御することで、多彩な時空間ダイナミクスを示す新規機能物性を探索するための理論的枠組みを構築します。
  科学技術振興機構, 戦略的な研究開発の推進/創発的研究支援事業, 24837919
• アシンメトリ量子物質の基礎理論と設計
  科学研究費助成事業
  2023年04月01日 - 2028年03月31日
  大槻 純也; 服部 一匡; 速水 賢; 野村 悠祐; 是常 隆
  日本学術振興会, 学術変革領域研究(A), 岡山大学, 23H04869
• 中性子散乱による量子磁性研究の新展開
  科学研究費助成事業 基盤研究(A)
  2022年04月01日 - 2027年03月31日
  佐藤 卓; 木村 尚次郎; 速水 賢
  日本学術振興会, 基盤研究(A), 東北大学, 22H00101
• 電気トロイダル単極子によるカイラル物質の特性解明と外場制御
  科学研究費助成事業
  2023年04月01日 - 2026年03月31日
  楠瀬 博明; 速水 賢
  固体結晶中の多様な電子自由度を多極子の自由度を用いて整理することで、交差相関物性を系統的に理解する試みにおいて、電子系のハミルトニアンを多極子基底で展開する一般的手法を開発した。また、線形及び非線形応答において、その発現に必須のモデルパラメータを系統的に特定する手法を開発し、多極子基底で 表したハミルトニアンと併用して、各種物性応答の微視的起源を明らかにする一般的な処方箋を与えた。また、これらの基底を視覚的に表現する描画ツールを開発し、一般公開している。
  以上の知見を基に、カイラル物質を量子論の観点から理解することを目標にして、以下のような成果を得た。カイラル系の典型物質Teに手法を適用し、カイラリティに関与するミクロな電子自由度を特定し、電場と格子回転のような極性と軸性を変換する新しい応答現象を見出した。カイラリティを量子論的に理解するための概要をまとめたレビュー論文を執筆した。カイラル物質に対する電磁場応答を、フロッケ理論を活用して解析し、円偏光電磁場とカイラリティの結合様式を明らかにした。また、カイラル結晶とカイラルフォノンとの結合に関して、格子模型を用いて解析し、エネルギー分散に関して一般的に成り立つ法則を明らかにした。そのほか、強軸性秩序と呼ばれる系に対する横型応答を利用したスピン流生成の提案、電場によるキラリティの誘起、また、ある種の反強磁性体は軸性のスカラー秩序とみなせて、この状態に静的な電場と磁場を印加することによりカイラリティが誘起できることなどを提案した。さらに、秩序変数が長年未解決のURu2Si2の秩序変数として交替型のカイラル電荷秩序というシナリオを提案し、可能な確認実験を提案した。
  日本学術振興会, 基盤研究(C), 明治大学, 23K03288
• スピン軌道結合系イリジウム酸化物の逐次新奇相転移と電流誘起交差相関物性の解明
  科学研究費助成事業
  2022年04月01日 - 2026年03月31日
  松平 和之; 筒井 智嗣; 長谷川 巧; 網塚 浩; 中村 和磨; 山地 洋平; 速水 賢
  テーマA 逐次相転移の微視的自由度の解明
  前年度の成果である，中間相の結晶構造がR3であり電気トロイダル秩序で理解できることを示した論文が公表された。
  松平と筒井は，Ca5Ir3O12の放射光メスバウアー分光測定を進めた。電子状態やフォノン分散を矛盾なく説明できる新たなスペクトルの解析モデルを見出すことができた。また、そのスペクトルは入射X線のパルス条件に依存することが明らかとなった。松平と筒井は，フランスのESRFにてRIXSの測定を行い1eV以下の低エネルギーでのスペクトルの温度変化を取得した。現在，解析中である。長谷川はIrが４価と５価のイオンの多電子状態からなると仮定して、磁化率の計算をおこない、2022年度に明らかにした磁化率の異方性と大きさを再現する基底状態を明らかにした。その結果、105 Kの転移は５価イオンの自由度を利用した転移である可能性、7.5 Kの磁気転移では４価イオンの|J|=3/2イジング状態による八極子が生じる可能性を見出した。網塚は単結晶試料の磁気転移の詳細を調べ多結晶試料との相違について明らかにした。単結晶試料にわずかな組成のズレが生じている可能性を示した。
  テーマB 電流誘起交差相関現象の解明
  前年度の成果である，放射光赤外分光による光学伝導度に関する論文が公表された。松平と筒井は，電流印加下での単結晶放射光X線回折を行い，自己発熱による熱膨張の影響を超えた格子定数の電流変化が生じていることを明らかにした。速水は電気トロイダル双極子秩序下で生じる非線形磁気歪み現象に関する対称性および数値模型解析を行うことで、電気トロイダル双極子モーメントを観測するための実験手法を示した。山地と中村が非線形伝導などのメカニズムに関して現象論的なアプローチを開始した。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 九州工業大学, 23K22454
• スピン軌道結合系イリジウム酸化物の逐次新奇相転移と電流誘起交差相関物性の解明
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2022年04月01日 - 2026年03月31日
  松平 和之; 網塚 浩; 筒井 智嗣; 中村 和磨; 長谷川 巧; 山地 洋平; 速水 賢
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 九州工業大学, 22H01183
• 拡張多極子による交差相関物性・量子伝導の系統的理解と機能物質探索への展開
  科学研究費助成事業
  2021年04月01日 - 2025年03月31日
  速水 賢
  物性物理における多彩な機能物性の発現は、系のマクロな対称性により予測されるが、より高機能・高効率な物質設計へとつなげていくためには、それらの発現に本質的なミクロな電子自由度の役割を理解する必要がある。本研究の目的は、結晶中における電子自由度を統一的に表現できる “拡張多極子”を用いることで、従来の群論による「マクロな対称性⇔物性」の枠組みを超えて「ミクロな電子自由度⇔物性」という電子自由度に立脚した新しい理論形式を構築することである。本年度においては、非従来型の多極子を伴う秩序状態の発現によって現れる交差相関応答および量子伝導に関する知見を得ることを目指した。具体的な研究成果を以下に示す。
  (1) 磁気トロイダル双極子秩序および磁気四極子秩序が示す内因性非線形異常ホール効果の微視的機構の解析、(2) 立方晶系における多重Q磁気秩序を解析するための有効スピン模型構築、(3) 対称性適合多極子基底を用いた分子および結晶に対する表現論の構築、(4) 結晶点群Tdにおける磁気スキルミオン結晶の安定化機構、(5) 面内磁場印加による反強磁性スキルミオン結晶の発現に関する理論提案、(6) 空間反転対称な正方格子系における磁気バブル相の発現に関する理論提案、(7) フロッケ理論および磁性表現論に基づいたレーザー誘起磁気相互作用の導出、(8) 4重Q磁気秩序におり構成されるチェッカーボードバブル結晶相の発現に関する理論提案、(9) 2重Q磁気秩序におけるチャーン絶縁体の解析、(10) 反強磁性体における時間反転変換応答、(11) URu2Si2における隠れた秩序変数としてのカイラル電荷秩序の理論提案、(12) 極性磁性体EuNiGe3における複数の磁気スキルミオン相の構造相転移の理論、(13)極性結晶におけるハイブリッドスキルミオン結晶相およびアンチスキルミオン結晶相の発現に関する理論提案。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 23K20827
• 拡張多極子による交差相関物性・量子伝導の系統的理解と機能物質探索への展開
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2021年04月01日 - 2025年03月31日
  速水 賢
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 東京大学, 21H01037
• 時間・空間反転およびゲージ対称性の破れを伴う電子液晶相の研究
  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
  2022年04月01日 - 2024年03月31日
  速水 賢
  日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 東京大学, 22H04468
• 反転対称性の破れた磁性体における非相反マグノンの研究
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2019年04月01日 - 2023年03月31日
  佐藤 卓; 那波 和宏; 木村 尚次郎; 速水 賢; 奥山 大輔
  磁性体の秩序状態からの素励起であるマグノンはスピン流の担い手として近年大きな注目を集めている。本研究は反転対称性が破れた磁性体に予想されるマグノンの非相反伝播（順方向伝播と逆方向伝播の不等価性）の確認、並びにその外場制御の可能性の探索を最終目標にしている。研究計画はi)非相反マグノン物質群の微視的機構解明、ii)新非相反マグノン物質の探索と発見、iii)マグノン分散に対する電場等の外場効果の確認からなっている。研究初年度である2019年度はi), ii), iii)のそれぞれについて以下の研究を行った。
  i) a-Cu2V2O7 は反転対称が破れた反強磁性であり、我々のこれまでの研究で反強磁性マグノン分散の分裂が初めて確認された物質である。本物質に関する初年度の研究実績は次にまとめられる。改良ブリッジマン法による cm サイズ単結晶の安定育成手法の確立。単結晶を用いた電場下磁気測定による電気磁気効果の理解（協力者Piyawongwatthanaおよび分担者木村と共同）。精密X線構造解析による反転ドメイン不在の確認（協力者Piyawongwatthanaおよび分担者奥山と共同）。
  ii) 非相反マグノン候補物質としてデータベースを駆使し種々の物質を探索した。候補としてあがった1物質（Cu-Mo-Se酸化物）に関して、実際に水熱法による試料合成、バルク磁気測定、および粉末中性子回折実験を行った（協力者Piyawongwatthana および分担者那波と共同）。
  iii) 外場下のマグノン非相反制御の可能性探索としては、面内磁場効果の理論的に検討を行った（分担者速水）。また、電場中のマグノン分散制御の可能性探索としてa-Cu2V2O7 の電場下マグノン測定の予備実験を行った。
  これらの研究により非相反マグノンを生じさせるマグノン分散に関する理解が大きく進んだ。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 東北大学, 競争的資金, 19H01834
• らせん構造に立脚した新規トポロジカル磁性体の理論的研究
  2020年 - 2023年
  速水 賢
  本研究の目的は、多様な結晶構造と微視的機構のもとで発現するトポロジカル磁性体を、らせん磁気構造がもつ内部自由度の視点から系統的に分類することで、それらが発現するために必要な結晶対称性およびその安定化機構を明らかにすることです。さらに、それらの情報を記したデータベースを作成することで、トポロジカル磁性材料の候補物質を劇的に増やし、既存の理解に囚われない新規トポロジカル磁性体探索の礎を築きます。
  科学技術振興機構, 戦略的な研究開発の推進/戦略的創造研究推進事業/さきがけ, 20334186
• 微視的多極子の秩序による創発スピン軌道物性の開拓
  科学研究費助成事業 基盤研究(C)
  2019年04月01日 - 2022年03月31日
  楠瀬 博明; 速水 賢
  固体結晶中の多様な秩序を電子多極子の自由度を用いて整理することにより、交差相関物性の理解が大きく進展してきた。
  通常、交差相関にはスピン軌道相互作用が不可欠の要素と広く認識されている。
  本研究では、従来の常識とは異なり、スピン軌道相互作用が弱い極限において、有効的なスピン軌道相互作用が磁気秩序によって創出されるという可能性を追求している。
  電子多極子の知見を用いると、このような創発スピン軌道物性がどのような条件下で生じ得るか、見通しよく議論することができる。これらの条件を明確にすることで、スピン軌道相互作用が弱い3d電子系などの物質群における新しいスピン軌道物性を開拓することが目的である。
  この目的に対して、多極子を考えるユニットとなる副格子を対称性に基づき分類し、共線的磁気秩序と非共線磁気秩序の場合にに分けて、創発スピン軌道物性の発現機構を明らかにした。共線的磁気秩序の場合は、電気多極子がスピン秩序と結合することで、有効的なスピン軌道相互作用が生じるが、これらは波数空間において対称的なスピン分裂をもたらす。従って、生じ得る交差相関物性は多くの場合、縦応答となり、異常ホール効果やスピンホール効果などの横応答とは質的に異なる現象となる。非共線的磁気秩序の場合は、副格子内の多極子は磁気秩序と高次の結合となる。特に、変調したカゴメ格子の120°磁気構造のような空間反転対称性を破る磁気秩序の場合、反対称なスピン軌道相互作用が有効的に生み出され、結晶構造に元々組み込まれた反対称スピン軌道相互作用と同じ物性が生じる。非相反の輸送現象やスピンホール効果などの横応答が期待される。このような知見に基づき、多くの交差相関応答を一般的に議論したほか、このような理論の応用例として、スピン軌道相互作用がほとんど無視できる有機反強磁性体に対して、電場印可や熱勾配によるスピン流生成の新しい機構を提案した。
  日本学術振興会, 基盤研究(C), 明治大学, 競争的資金, 19K03752
• 遍歴磁性体におけるカイラル磁気秩序相の起源解明と特異な磁気・非相反伝導の探求
  科学研究費助成事業 若手研究
  2018年04月01日 - 2021年03月31日
  速水 賢
  本研究の目的は、局在スピンと遍歴電子からなる遍歴磁性体において発現するカイラル磁気秩序相の安定化メカニズムの解明、およびそれらが示す特異な磁気伝導現象や非線形・非相反現象を理論的に開拓し、現実物質探索の幅を大きく拡げることである。本年度においては、スピン軌道相互作用に由来する磁気異方性や磁性イオンとリガンドイオンの混成効果を取り込んだ多自由度電子模型に対して解析計算と数値シミュレーションを行った。具体的には、以下の研究成果を得た。
  (1) 異方的な交換相互作用の効果を取り込んだ解析：三角格子上の近藤格子模型に対して、遍歴電子と局在スピン間の交換相互作用の大きさがスピン軌道相互作用によってどのように変調を受けるのかを摂動論を用いて明らかにした。また摂動論により得られた模型をモンテカルロ計算により解析することで、従来の6回回転対称性をもつスキルミオン結晶に加えて、歪んだスキルミオン結晶や新しいカイラル磁気秩序状態を見出した。
  (2) d-p軌道間の混成効果が誘起する磁気渦結晶の解析：ここでは遷移金属酸化物におけるカイラル磁気秩序相の発現可能性について調べた。理論模型としては、磁性イオンのd軌道とリガンドイオンのp軌道からなり、かつd軌道間に強いフント結合がはたらく多軌道電子模型を考えた。混成の強さや結晶場準位といった模型パラメタを変化させたときの基底状態相図を求めた。その結果、直交する2つのらせん構造で特徴づけられる磁気渦結晶相が強磁性相とらせん秩序相の間において現れることを明らかにした。
  (3) 多重Q磁気秩序が示す非線形ダイナミクス：拡張したボルツマン方程式を用いて、磁気スキルミオン結晶相や磁気バブル相のもとで発現する非線形伝導現象を明らかにした。特に、トポロジカル数である第二チャーン数がこれらの非線形現象の発現に重要な役割を果たしていることを示した。
  日本学術振興会, 若手研究, 研究代表者, 競争的資金, 18K13488
• 局所的な軌道混成に由来するトロイダル多極子がもたらす新奇マルチフェロイクスの開拓
  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
  2018年04月01日 - 2020年03月31日
  速水 賢
  本研究の目的は、固体中での電子のミクロな自由度を表現する多極子を用いて、多彩な物性現象を理解する基礎を築くことである。特に、電子の波動関数自由度(s, p, d, f軌道)に着目して、それらの混成軌道がもたらす新規多極子秩序を理論的に明らかにすることである。具体的には、以下の研究成果を得た。
  (1) スピン軌道結合金属Cd2Re2O7における電気トロイダル四極子秩序の理論的提案：5d電子系パイロクロア化合物Cd2Re2O7を対象とし、実験で観測されたおよそ200Kと120Kにおける２つの構造相転移が、奇パリティ多極子の一つである電気トロイダル四極子秩序の発現と対応していることを理論的に明らかにした。また、電気トロイダル四極子秩序の発現により、電子状態においてスピン-運動量ロッキングが生じ、さらには電流有機磁気効果や非相反伝導現象が誘起されることを見出した。
  (2) コリニア磁気秩序のもとで生じるスピン分裂バンド構造の微視的理解：ミクロな多極子の表現論を用いることにより、スピン軌道相互作用のないコリニア反強磁性において、スピン分裂を示すバンド構造やスピン流生成といった創発スピン軌道物性が実現できることを明らかにした。
  (3) 反強電気四極子秩序が誘起するクラスター奇パリティ多極子秩序の理論：ここではf電子系化合物であるCeCoSiを対象とし、そこで観測された特異な電子秩序相を説明するための理論形式を構築した。具体的には、Ceサイトにおける局所的な反転中心の破れやスピン軌道相互作用、d-f軌道混成といった複合的な効果を取り込んだ有効模型を導出し、平均場計算を用いることで交替的な反強電気四極子秩序が発現する可能性を指摘した。さらにこうした交替的な反強電気四極子秩序は奇パリティ多極子の一つであるクラスター電気トロイダル四極子秩序によって特徴づけられることを明らかにした。
  日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 研究代表者, 競争的資金, 18H04296
• 結晶の磁気異方性に基づいた新しいスキルミオン結晶の理論的探索
  豊田理研スカラー
  2019年04月 - 2020年03月
  速水 賢
  豊田理化学研究所, 研究代表者, 競争的資金
• スピン軌道相互作用が強い磁性体に潜むトロイダルモーメントの理論的探索・制御
  科学研究費助成事業 研究活動スタート支援
  2016年08月26日 - 2018年03月31日
  速水 賢
  時間・空間反転対称性がともに破れた系に現れるトロイダルモーメントに関する微視的な理論形式の構築と、実験的にどのようにして観測・制御できるかを調べた。(1)結晶場、スピン軌道相互作用、電子相関による対称性の破れを取り入れたモデルに対して、摂動論を用いることにより、トロイダルモーメントが秩序化した際に生じる有効的なスピン軌道相互作用を導出した。(2)2次元三角格子上のスピン軌道相互作用が強い強磁性体において、非磁性不純物をドープすることで、トロイダルモーメントが不純物周りに誘起されることを明らかにした。(3)トロイダルモーメントを示す候補物質である5d電子系酸化物KOsO4に対して解析を行った。
  日本学術振興会, 研究活動スタート支援, 北海道大学, 16H06590
• 空間・時間反転対称性の破れが創出する量子伝導と光学応答の理論
  科学研究費助成事業 基盤研究(C)
  2015年04月01日 - 2018年03月31日
  楠瀬 博明; 求 幸年; 速水 賢
  スピン軌道相互作用が強いｆ・ｄ電子系化合物を対象として、時空反転対称性の自発的な破れによって生じる量子伝導と光学応答を開拓し、その微視的な起源を明らかにした。特に、UNi4Bにおける強的トロイダル秩序による電流磁気効果の予言、α-Cu2V2O7に対する非相反なマグノン励起の予測、Co4Nb2O9で見られる特異な磁気電気効果の微視的起源の解明、単層ハニカム模型によるスピン・軌道秩序と非対角応答の全容の解明などの成果を得た。また、これらの特異な交差相関現象を統一的に理解するために、時空反転対称性の偶奇性で分類されたクラスター多極子と混成多極子という概念を構築し、その微視的な数学的表現を導いた。
  日本学術振興会, 基盤研究(C), 明治大学, 競争的資金, 15K05176
• 近藤系が示す部分無秩序に伴う新奇な磁気・電荷秩序形成と磁気伝導現象の理論的研究
  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
  2012年04月01日 - 2015年03月31日
  速水 賢
  研究代表者は、幾何学的フラストレーションの下で発現する新奇物性のひとつとして、部分無秩序状態と呼ばれる磁気秩序状態を研究してきた。本年度においては、幾何学的にフラストレートした格子構造をもつ三角格子とフラストレートしていない正方格子や立方格子の結果を詳細に比較することにより、格子構造の違いが部分無秩序をはじめとする電子系の秩序状態にどのような影響をもたらすか、また実験で部分無秩序物質と報告されているUNi4Bのスピン構造を実現するための微視的な模型はどのようなものであるか、を理解・解明することを目指した。
  まず前者に対しては、幾何学的にフラストレートしていない正方格子や立方格子上の近藤格子模型を考え、ハートリー・フォック近似、モンテカルロ計算、クラスター動的平均場近似という３つの相補的な手法を用いることにより、量子揺らぎの効果を調べた。その結果、部分無秩序状態で見られた電荷秩序状態と正方格子や立方格子上のクォーターフィリングにおいて報告されていた電荷秩序状態との類似点や相違点を明らかにした。また、どちらの相においても、遍歴電子と局在スピン間に働く交換相互作用が、相の安定性に重要な影響を及ぼすことを明らかにした。正方格子や立方格子上の電荷秩序状態においては、磁気秩序の存在は必ずしも必要ではないが、一方で三角格子上の部分無秩序状態で見られる電荷秩序は系が磁気的なフラストレーションを解消することによって生じることから、磁気秩序が本質的に重要な役割を果たしていることを明らかにした。
  後者に対しては、部分無秩序物質であるUNi4Bを対象として、この物質で観測されている渦状の磁気構造を再現する微視的な模型を構築することに成功した。さらに、UNi4Bにおいては、新奇な内因性ホール効果が生じる可能性があることを指摘した。
  日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 東京大学, 研究代表者, 競争的資金, 12J09153