New development of optical spintronics: Toward realization of optical Barnett effect
| Project/Area Number |
20K14420
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
Nakata Koki 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (20867105)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | マグノン / スピントロニクス / マグノニクス / 磁性絶縁体 / 量子物性 / 光学物性 / 非平衡物性 / 物性理論 / 光物性 / 熱磁気物性 / 反強磁性体 / フェリ磁性体 / 巨視的量子現象 / マグノンJosephson効果 / スピン流 / マグノン輸送 / マグノン凝縮 / 量子光学 / Barnett効果 / Bose-Einstein凝縮 |
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| Outline of Research at the Start |
従来の「力学的Barnett効果」を光学的に発展させた「光学的Barnett効果」の基礎学理を構築し、観測を目指す。そのために本研究は、従来の強磁性絶縁体ではなく、反強磁性・フェリ磁性絶縁体に着目する。巨視的磁化を有する強磁性体では古典的な磁気双極子相互作用が支配的となるため、GHz領域程度のスピン集団運動「マグノン」しか励起できない。一方、反強磁性・フェリ磁性体では量子力学的なスピン交換相互作用が支配的となり、THz領域・以上の高周波領域のマグノンを励起させる事が可能である。超高速スピントロニクス技術の絶好の舞台である反強磁性・フェリ磁性絶縁体の光学的スピン物性を開拓する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Throughout this research project, we have studied quantum optical properties of magnons in insulating magnets (e.g., antiferromagnets and ferrimagnets) and theoretically proposed the optomagnonic Barnett effect, the optomagnonic Josephson effect, and the magnonic Casimir effect.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
反強磁性体では量子力学的なスピン交換相互作用が支配的となり、高周波のマグノン（スピン波）を励起させる事が可能である。そのため、反強磁性絶縁体中のマグノンの新たな光学物性や量子物性を理論的に明らかにした本研究成果は、超高速スピントロニクスおよび光学的スピントロニクスの基礎学理の構築に貢献し、物質の個性を活かすスピントロニクスと普遍性を追求する量子統計物理学とを紡ぐ架け橋となることが期待される。
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Report
(4 results)
Research Products
(15 results)
