スピンメカニクスに基づくスピン-力学相互変換の学理構築
| Project/Area Number |
20J21622
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
有沢 洋希 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | スピントロニクス / スピンメカニクス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、スピンメカニクス分野において磁性振動素子中のスピン角運動量と機械振動の共鳴強結合現象を実証・開拓し、その基礎学理を構築することである。本分野では、磁性体中の磁気弾性結合を介して実現するスピン角運動量と力学運動の相互作用効果が研究されてきた。本効果によりスピン角運動量を用いた力学運動の制御が可能になる一方で、従来の結合は弱結合領域に留まっており、両者の変換効率が小さいという課題がある。この課題を解決するため、本研究ではナノスケールの磁性力学振動素子中で発現し得るスピン-機械振動コヒーレント強結合に注目し、高効率なスピン-力学相互変換現象の実験的開拓・学理構築を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終目的は、物質中の磁気弾性結合によって発現する磁性力学振動素子中のスピン角運動量と力学運動の共鳴強結合効果を実証・開拓し、スピン-力学相互変換に向けた基礎学理を構築することである。前年度の研究において、磁性体中へのスピン流注入による体積変調効果の実証に成功し、非一様磁場下におけるスピン波共鳴効果の数値計算を行った。本年度はこの研究成果に基づき体系的な実験検証を行った。本年度の研究成果は下記の二点に集約される。
1. スピン流による体積変調効果の原理解明
強磁性体中にスピン流を注入した時の力学応答を様々な試料構造・磁場方向にて系統的に測定した。その結果、スピン流注入方向が逆向きになる試料構造を用いると力学振動変位の符号が反転し、さらに特定の磁場方向にて力学振動振幅が増強される事が明らかになった。本結果を理論解析することにより、観測されたスピン流力学応答が磁性体中のスピン揺らぎの変化に起因していることを実証した。本成果は国際科学雑誌Nature Communicationsにて発表済みである。
2. 磁場勾配下でのスピン波非局所共鳴効果の実験的開拓
様々な磁場勾配条件においてスピン波の非局所共鳴効果を測定した。その結果、磁場の空間分布に応じてスピン波が非局所共鳴を起こす位置が系統的に変化する事を突き止めた。磁場勾配下でのスピン波分散関係を加味した理論検証によって、スピン波の空間分布を外部磁場によって自在に制御可能である事を見出した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
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[Presentation] Spin-current Striction in a Ferromagnet Tb0.3Dy0.7Fe22022
Author(s)
Arisawa Hiroki、Shim Hang、Daimon Shunsuke、Kikkawa Takashi、Oikawa Yasuyuki、Takahashi Saburo、Ono Takahito、Saitoh Eiji
Organizer
The 6th Symposium for the Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics, and The 5th Symposium on International Joint Graduated Program in Materials Science
Related Report
Int'l Joint Research / Invited
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