2015 Fiscal Year Research-status Report
スピンゼーベック効果の微視的理解とその可視化に関する理論研究
| Project/Area Number |
15K05151
|
|---|
| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
|---|
Principal Investigator |
安立 裕人 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, 研究員 (10397903)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | スピンゼーベック効果 / マグノン / 熱流 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題で対象とするのは、磁性体内の温度勾配からスピンの流れであるスピン流を作り出す「スピンゼーベック効果」という現象である。スピンゼーベック効果は２００８年に日本でその存在が発見されたが、その発見から今日まで、新しく簡便なスピン流の生成手法として大変大きな注目を集めている。平成２７年度は多少計画を変更し、スピンゼーベック効果によって磁性体のマグノン（低エネルギー磁気励起）の緩和因子を操作できるか？という現在注目度の高いテーマを研究した。
考察する系は、スピンゼーベック効果の研究で広く用いられているイットリウム鉄ガーネット（磁性体）と白金（非磁性金属）の二層膜である。この系に温度勾配を印加すると、スピンゼーベック効果によって磁性体から非磁性金属にスピン流が注入される。これまでの研究から、スピンゼーベック効果は磁性体中のマグノンが温度勾配により非平衡状態に陥ることで引き起こされる、というメカニズムが明らかとなっている。
一般に、磁性体に白金のようなスピン軌道相互作用の強い金属を接着すると、白金におけるスピン緩和によって磁性体中のマグノンの緩和因子が増大する。同じことをスピン流の言葉で表現すると、磁性体から白金に向けてスピン流がポンプされたために磁性体が失ったスピン角運動量の分だけマグノンの緩和因子が増大した、と言い換えることが可能である。では、この二層膜に温度勾配をつけてスピンゼーベック効果によるスピン流を流せばマグノンの緩和因子を自在に操れるのではないか、という疑問が自然に湧いてくる。
本研究テーマではこの疑問を追求し、確かにスピンゼーベック効果によってマグノンの緩和因子を操れることを明らかとし、更に低温ではマグノンの動的不安定性に伴うマイクロ波発振も可能であることを示した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画を変更して平成２７年度はスピンゼーベック効果によるマグノンの緩和因子の操作に関する研究を推進したが、これは現在コミュニティーで非常に注目度の高い研究テーマであり、海外研究グループとの競合を考えると必要な計画変更であった。実際、我々の出版の直後にカリフォルニア大学ロサンゼルス校から類似の成果が出版されており、この計画変更は適切な判断だったと思われる。我々の方が早く出版まで辿りつけたこと、および注目度の高いテーマの研究を推進したことから判断して、本研究課題は概ね順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度は、当初平成２７年度に遂行する予定であった「スピンゼーベック効果を用いた熱電発電素子の熱機関効率の定式化」にとりくむ予定である。
|
| Causes of Carryover |
平成２７年度の７月になって、次年度（平成２８年度）の研究代表者所属機関が原子力機構から岡山大学へと変更することが決定した。新しい所属機関（岡山大学）でのスタートアップ資金がほぼゼロである状況を考慮し、平成２７年度の支出を少し抑えて平成２８年度からのスタートアップ資金に回すことを考えた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初は、平成２７年度に約３０万円の計算機を一台、また約１０万円のノートパソコン一台を購入する計画であった。これを一年後回しとし、繰り越した４８万を用いて新しい所属機関（岡山大学）で計算機一台とノートパソコン一台を購入する。それ以外の予算計画に変更はない。
|
-
-
-
[Journal Article] Origin of the spin Seebeck effect in compensated ferrimagnets2016
Author(s)
S. Geprgs, A. Kehlberger, F. D. Coletta, Z. Qiu, E. J. Guo, T. Schulz, C. Mix, S. Meyer, A. Kamra, M. Althammer, H. Huebl, G. Jakob, Y. Ohnuma, H. Adachi, J. Barker, S. Maekawa, G. E. W. Bauer, E. Saitoh, R. Gross, S. T. B. Goennenwein, and M. Klaeui
-
Journal Title
Nature Communications
Volume: 7
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] Unconventional scaling and significant enhancement of the spin Seebeck effect in multilayers2015
Author(s)
R. Ramos, T. Kikkawa, M. H. Aguirre, I. Lucas, A. Anadon, T. Oyake, K. Uchida, H. Adachi, J. Shiomi, P. A. Algarabel, L. Morellon, S. Maekawa, E. Saitoh, and M. R. Ibarra
-
Journal Title
Physical Review B
Volume: 92
Pages: 220407(1-5)
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
