偏極中性子散乱を主軸とした従来型スピントロニクスの微視的理解と次世代型機構の確立
Project/Area Number |
21H03732
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
南部 雄亮 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60579803)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥15,340,000 (Direct Cost: ¥11,800,000、Indirect Cost: ¥3,540,000)
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Keywords | 物性実験 / 偏極中性子散乱 / スピントロニクス / フラストレート磁性 |
Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、研究代表者が確立したマグノン極性(スピンの歳差運動の回転方向)の測定手法を発展させ、逆スピンホール効果によるスピン流測定と組み合わせることでスピントロニクス研究を運動量・エネルギー分解した微視的視点から切り拓くことにある。主に従来型の強磁性スピントロニクスを対象とし、次世代スピントロニクス機構として反強磁性スピントロニクスと高次スピン自由度スピントロニクスにも着目する。
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Outline of Annual Research Achievements |
スピンの高次自由度物質について、FeGa2S4の特徴的なスピン揺らぎ時間の定量解明を行った。DC、AC磁化率の温度依存性からは従来型のスピングラスを想起させる振る舞いが見られたが、周波数依存性および非線形磁化率からその可能性は否定された。中性子とミュオン実験の結果からスピンが~10 MHz程度で揺らぐ温度領域が明らかになり、ベクトルカイラリティ渦の凝集転移に起因する可能性などを議論した。本成果はJ. Phys. Cond. Mat誌の特集号”Frustrated Quantum Magnets”へ招待論文として投稿した。 偏極中性子散乱における中性子偏極率の補正について、成果がJ. Phys. Conf. Ser.に出版された。Y3Fe5O12に温度勾配を印加した状態で偏極中性子非弾性散乱を米国ORNLにおいて行い、マグノンスピン流の直接検出に挑んだ。また、4f電子を持つTb3Fe5O12について偏極中性子非弾性散乱をオーストラリアANSTOにて行い、マグノン極性を測定した。その結果、各磁気分散においてマグノン極性が互いに反対方向を向くこと、磁気補償温度を境に反転することを明らかにした。低温に向かってスピンゼーベック信号は減衰していくが、これはTb3Fe5O12の磁気分散がギャップエネルギーを持つため、スピン流が伝搬されないことを示している。これらのことから、物質の磁気分散と温度変化、およびマグノン極性が測定できれば、スピン流の温度変化は予言可能であることを示唆している。本成果はAppl. Phys. Lett.の特集号”Magnonics”に招待論文として出版され、Featured Article、およびAIP Publishing Showcaseに選出された。 さらに、現有の物性測定装置用に作製した試料インサートを用いて、高次の分極電流を測定できる環境を整備した。
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Research Progress Status |
令和5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5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
(115 results)
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[Journal Article] Thermal multiferroics in all-inorganic quasi-two-dimensional halide perovskites2024
Author(s)
T. Zhu, X. Lu, T. Aoyama, K. Fujita, Y. Nambu, T. Saito, H. Takatsu, T. Kawasaki, T. Terauchi, S. Kurosawa, A. Yamaji, H.-B. Li, C. Tessel, K. Ohgushi, J. M. Rondinelli, H. Kageyama
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Journal Title
Nature Materials
Volume: 23
Pages: 182-188
DOI
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[Journal Article] Observation of field-induced single-ion magnetic anisotropy in a multiorbital Kondo alloy (Lu,Yb)Rh2Zn202023
Author(s)
T. Kitazawa, Y. Ikeda, T. Sakakibara, A. Matsuo, Y. Shimizu, Y. Tokunaga, Y. Haga, K. Kindo, Y. Nambu, K. Ikeuchi, K. Kamazawa, M. Ohkawara and M. Fujita
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 108
Issue: 8
Pages: 085105-085105
DOI
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[Journal Article] Triplon current generation in solids2021
Author(s)
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Issue: 1
Pages: 51991-7
DOI
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