Generation and elucidation of spin current by NMR

• Project/Area Number: 25800209
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: CHUDO Hiroyuki 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 先端基礎研究センター, 副主任研究員 (30455282)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2015: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 核磁気共鳴 / バーネット効果 / スピントロニクス

Outline of Final Research Achievements

A magnetic field is predicted to emerge on a particle in a rotating object. This emergent field is called a "Barnett field". We show that nuclear magnetic resonance (NMR) enables a direct measurement of the Barnett field in solids. We rotated both a sample and a NMR coil synchronously at high speed and found an NMR shift whose sign reflects the sign of the nuclear magnetic moments. The result provides direct evidence of the Barnett field. NMR for the Barnett field enables the unknown signs of nuclear magnetic moments in solids to be determined.

Research Products

• [Journal Article] Spin hydrodynamic generation (2016)
  • Author(s): R. Takahashi, M. Matsuo, M. Ono, K. Harii, H. Chudo, S. Okayasu, J. Ieda, S. Takahashi, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • Journal Title: Nature Physics Volume: 12 Issue: 1 Pages: 52-56
  • DOI: 10.1038/nphys3526
  • NAID: 130007715433
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Barnett effect in paramagnetic states (2015)
  • Author(s): M. Ono, H. Chudo, K. Harii, S. Okayasu, M. Matsuo, J. Ieda, R. Takahashi, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 92 Issue: 17 Pages: 174424-174424
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.174424
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Rotational Doppler Effect and Barnett Field in Spinning NMR (2015)
  • Author(s): H. Chudo, K. Harii, M. Matsuo, J. Ieda, M. Ono, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 84 Issue: 4 Pages: 043601-043601
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.043601
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Line Splitting by Mechanical Rotation in Nuclear Magnetic Resonance (2015)
  • Author(s): K. Harii, H. Chudo, M. Ono, M. Matsuo, J. Ieda, S. Okayasu, S. Maekawa, E. Saitoh
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 54 Issue: 5 Pages: 050302-050302
  • DOI: 10.7567/jjap.54.050302
  • NAID: 210000145115
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Observation of Barnett field in solids by nuclear magnetic resonance (2014)
  • Author(s): H. Chudo, M. Ono, K. Harii, M. Matsuo, J. Ieda, R. Haruki, S. Okayasu, S. Maekawa, H. Yasuoka,
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: 7 Issue: 6 Pages: 063004-063004
  • DOI: 10.7567/apex.7.063004
  • NAID: 210000137125
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Observation of Barnett fields in solids by nuclear magnetic resonance (2014)
  • Author(s): H. Chudo et al
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: 印刷中
  • NAID: 210000137125
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 核四重極共鳴法におけるベリー位相 (2016)
  • Author(s): 中堂博之、松尾衛、針井一哉、家田淳一、齊藤英治、前川禎通
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-20
• [Presentation] 常磁性バーネット効果の観測と装置開発 (2016)
  • Author(s): 緒方裕大、中堂博之、小野正雄、針井一哉、松尾衛、家田淳一、岡安悟、前川禎通、齊藤英治
  • Organizer: 日本物理学会第71 回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 回転NMRにおけるBerry位相効果 (2016)
  • Author(s): 針井一哉, 松尾衛, 中堂博之, 小野正雄, 家田淳一, 岡安悟, 前川禎通, 齊藤英治、「回転NMRにおけるBerry位相効果」、第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京都）
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] Barnett field observed by NMR and NQR (2016)
  • Author(s): H. Chudo
  • Organizer: Asia-Pacific Workshop(APW)-CEMS Joint Workshop
  • Place of Presentation: 理化学研究所（埼玉県和光市）
  • Year and Date: 2016-01-25
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Barnett effect in paramagnetic states (2016)
  • Author(s): M.Ono, H. Chudo, K. Hariii, S. Okayasu, M. Matsuo, J. Ieda, R. Takahashi, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • Organizer: 平成27年度「ナノスピン変換科学」年次報告会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-01-08
• [Presentation] Barnett field observed by spinning NQR (2016)
  • Author(s): 中堂博之、針井一哉、松尾衛、家田淳一、前川禎通、齊藤英治
  • Organizer: 新学術領域スピン変換科学年次報告会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-01-07
• [Presentation] Berry phase effect on spinning nuclear magnetic resonance (2016)
  • Author(s): 針井一哉, 松尾衛, 中堂博之, 小野正雄, 家田淳一, 岡安悟, 前川禎通, 齊藤英治
  • Organizer: 平成27年度スピン変換年次報告会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-01-07
• [Presentation] Mechanical generation of spin current (2015)
  • Author(s): K. Harii, M. Matsuo, R. Takahashi, M. Ono, J. Ieda, H. Chudo, S. Okayasu, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • Organizer: International Conference of Small Science
  • Place of Presentation: Phuket, Thailand
  • Year and Date: 2015-11-06
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] NQR測定法を用いたバーネット効果と回転ドップラー効果の観測 (2015)
  • Author(s): 中堂博之、松尾衛、家田淳一、針井一哉、小野正雄、前川禎通、齊藤英治
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] 回転核磁気共鳴における普遍スペクトル構造 (2015)
  • Author(s): 針井一哉, 中堂博之，大沼悠一，小野正雄，家田淳一，岡安悟，松尾衛, 前川禎通，齊藤英治
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] Spin rotation effects observed by NMR/NQR -Barnett effect, Rotation Doppler effect, and Berry phase- (2015)
  • Author(s): H. Chudo
  • Organizer: Gordon Research Conference, Spin Dynamics in Nanostructures
  • Place of Presentation: Hong Kong, China
  • Year and Date: 2015-07-26
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Barnett effect of gadolinium in a paramagnetic state (2015)
  • Author(s): M. Ono, H. Chudo, K. Harii, S. Okayasu, M. Matsuo, J. Ieda, S. Maekawa and E. Saitoh
  • Organizer: New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics
  • Place of Presentation: 東大物性研究所（千葉県柏市）
  • Year and Date: 2015-06-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Rotation angle dependence of NMR line structures in various nuclides (2015)
  • Author(s): K. Harii, H. Chudo, M. Ono, S. Okayasu, M. Matsuo, J. Ieda, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • Organizer: New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics
  • Place of Presentation: 東大物性研究所（千葉県柏市）
  • Year and Date: 2015-06-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] キュリー点近傍のGdのバーネット効果 (2015)
  • Author(s): 小野正雄、針井一哉、岡安悟、中堂博之、松尾衛、家田淳一、前川禎通、齊藤英治
  • Organizer: 日本物理学会70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-21
• [Presentation] 常磁性状態のGdのバーネット効果 (2015)
  • Author(s): 小野正雄、針井一哉、岡安悟、中堂博之、松尾衛、家田淳一、前川禎通、齊藤英治
  • Organizer: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2015-03-13
• [Presentation] 回転核磁気共鳴におけるBarnett磁場とBerry位相 (2015)
  • Author(s): 針井一哉、中堂博之、松尾衛、家田淳一、岡安悟、小野正雄、前川禎通、齊藤英治
  • Organizer: 新学術領域研究「ナノスピン変換科学」年次報告会
  • Place of Presentation: 京都大学桂キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-04
• [Presentation] 核磁気共鳴法による核バーネット効果の観測 (2014)
  • Author(s): 中堂博之、小野正雄、針井一哉、松尾衛、家田淳一、春木理恵、岡安悟、安岡弘志、前川禎通、齊藤英治
  • Organizer: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-09-20
• [Presentation] 常磁性状態におけるバーネット効果の観測 (2014)
  • Author(s): 小野正雄、針井一哉、岡安悟、中堂博之、松尾衛、家田淳一、前川禎通、齊藤英治
  • Organizer: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-09-17
• [Presentation] 回転核磁気共鳴におけるベリー位相 (2014)
  • Author(s): 針井一哉、中堂博之、小野正雄、松尾衛、家田淳一、岡安悟、安岡弘志、前川禎通、齊藤英治
  • Organizer: 第75回応用物理学会秋期学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-09-17
• [Presentation] NMR/NQR測定法を用いたバーネット効果と回転ドップラー効果の観測 (2014)
  • Author(s): 中堂博之、小野正雄、針井一哉、松尾衛、 家田淳一、安岡弘志、前川禎通、齊藤英治
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2014-09-10
• [Presentation] 回転NMRにおける幾何学的位相 (2014)
  • Author(s): 針井一哉、中堂博之、小野正雄、松尾衛、家田淳一、岡安悟、前川禎通、齊藤英治
  • Organizer: 日本物理学会秋期大会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2014-09-10
• [Presentation] Direct observation of Barnett field by spinning nuclear magnetic resonance (2014)
  • Author(s): H. Chudo, M. Ono, K. Harii, R. Haruki, S. Okayasu, M. Mastuo, J. Ieda, S. Maekawa, H. Yasuokaa, and E. Saito
  • Organizer: ICC-IMR/20th REIMEI International Workshop on Spin Mechanics 2
  • Place of Presentation: Sendai, Japan
  • Year and Date: 2014-06-21
• [Presentation] 核磁気共鳴法によるバーネット効果の観測 (2014)
  • Author(s): 中堂博之
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学