| Project/Area Number |
20K23374
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Home-Returning Researcher Development Research)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Mathematics/Physics
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小森 祥央 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (00880113)
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| Project Period (FY) |
2021-03-12 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥53,560,000 (Direct Cost: ¥41,200,000、Indirect Cost: ¥12,360,000)
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| Keywords | 高温超伝導 / スピントロニクス / 近接効果 / 超伝導 |
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| Outline of Research at the Start |
高温超伝導体を用いて磁気情報を輸送するための学理の構築を行う。ナノスケールの強磁性体と高温超伝導体の界面において、強磁性体から高温超伝導体への交換磁場の印加および純スピン流の注入を行う。高温超伝導体の状態密度および超伝導キャリアのスピンの対称性を分析することで、高温超伝導体が交換磁場および純スピン流を長距離で輸送するために重要なパラメータを抽出し、高温超伝導スピントロニクスデバイス実現の可能性を探求する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は、高温超伝導体中のスピン輸送を調べることを目的とした酸化物の超伝導体/強磁性体のナノ構造の作製と低温(1.5K)かつ高周波(40GHz以上)で強磁性共鳴の研究を行うためのシステムの構築を行った。d波の超伝導ギャップの対称性を有する高温超伝導体のみならず、s波の対称性を有する酸化物超伝導体を用いて、強磁性体から超伝導体中に侵入する磁気秩序(交換磁場)の測定を行ったところ、超伝導ギャップが異方的になる(d波に近づく)につれて、超伝導体中に磁気秩序が長距離で侵入することが見出された。これは超伝導ギャップの大きさが実効的に小さくなるd波のノード部分に由来するものであると考えられ、d波対称性を有する高温超伝導体が磁気秩序の長距離伝搬に適していることを実証する結果となった。超伝導体中において磁気秩序をコヒーレンス長を上回るスケールで伝送可能であることを示す本研究成果は、高温超伝導体を用いたスピントロニクスデバイスに特有の機能として期待される。国際共同研究に関しては、英国ケンブリッジ大学のJason Robinson教授やイタリア・サレルノ大学のMario Cuoco教授とオンラインのみならず海外で直接議論を進める機会を設け上記の研究成果の理論をはじめとしたディスカッションを行った。また低温高周波測定に関しては、韓国UNISTのDr. Mi-Jin Jinの研究室に短期訪問し、ノウハウを得ることによってセットアップを行った。また、集束イオンビームを用いた微細構造超伝導体研究の最先端の研究者であるUniversity of California, RiversideのShane Cybart先生に来日していただく機会を設け、トンネル接合を用いた高温超伝導体/強磁性体界面での状態密度分析に関する共同研究を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
s波およびd波対称性を有する酸化物超伝導体と強磁性体のナノ界面の物性評価のための高品質な試料の作製が可能になり、界面での超伝導と磁性の相互作用が超伝導の対称性によって異なることが示唆される重要な知見を得ることができたためである。また、低温測定および高周波測定のセットアップが完了し、DCの電気・磁気測定のみならずGHz帯の測定によって高温超伝導体に強磁性体からスピンを注入する研究を行うことが可能になり、これらによって酸化物超伝導体中の交換磁場の長距離伝搬に関する研究成果も得られており、国際共同研究への展開も進んでいるためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、今年度構築した高周波測定系において高温超伝導体のスピン輸送特性を系統的に評価する。これによって高温超伝導体中における磁気秩序がスピン輸送にもたらす影響、さらにはスピン三重項高温超伝導状態の生成による長距離スピン輸送が可能かといった超伝導デジタルコンピューティングにも応用可能な知見を得るための研究を行う。
またShane Cybart教授との共同研究による集束イオンビーム加工によるナノデバイスの作製によって、高温超伝導体/強磁性体界面における状態密度の評価、また高温超伝導/強磁性体構造からなるジョセフソントンネル接合の研究も行い、こちらもナノエレクトロニクスへの応用可能性を検証する。
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Report
(2 results)
Research Products
(41 results)
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[Journal Article] Unveiling unconventional magnetism at the surface of Sr2RuO42021
Author(s)
R. Fittipaldi, R. Hartmann, M. T. Mercaldo, S. Komori, A. Bjorlig, W. Kyung, Y. Yasui, T. Miyoshi, L.A.B.O. Olthof, C.M.P. Garcia, V. Granata, I. Keren, W. Higemoto, A. Suter, T. Prokscha, A. Romano, C. Noce, C. Kim, Y. Maeno, E. Scheer, B. Kalisky, J. Robinson, M. Cuoco, Z. Salman, A. Vecchione, A. Di Bernardo
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Issue: 1
Pages: 5792-5792
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Spin Pumping Long-Range Spin-Triplet Currents into Superconducting Nb Through Cr/Fe Interfaces2022
Author(s)
Alex K. Chan, Murat Cubukcu, Sachio Komori, Alexander Vanstone, Juliet Thompson, Garry Perkins, Mark Blamire, Jason Robinson, Matthias Eschrig, Hidekazu Kurebayashi, Lesley Cohen
Organizer
Unconventional transport in superconducting & magnetic systems with spin-orbit coupling
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Int'l Joint Research / Invited
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Organizer
67th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
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