2017 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental study on spin-vorticity conversion of spin hydrodynamic generation
| Project/Area Number |
16H07437
|
|---|
| Research Institution | Ochanomizu University |
|---|
Principal Investigator |
高橋 遼 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 助教 (30782023)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-08-26 – 2018-03-31
|
| Keywords | スピン流 / 流体 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の対象は、局所的な回転角運動量（渦度）を有する流体の運動を利用し、渦度から電子スピン角運動量のながれ、電子スピン流を生成する現象（スピン流体発電現象）である。電子スピン流では、電子スピンと電子運動量をつなぐスピン-軌道相互作用が重要な役割を果たす。スピン流体発電現象の物性解明には、スピン-軌道相互作用に対する依存性を物質間での比較実験を通して検証することが肝要であり、そのための系を構築することも重要な課題となる。対象としている流体運動は流路内に閉じ込められ速度分布を有して並進する液体金属流れであり、上記検証のため流体運動系としては理論とより整合性の高い、流体運動の支配方程式から厳密に導かれる運動域が対象となる。すなわち従来までの乱流域ではなく、層流域におけるスピン流体発電現象を実験的に解明することが重要である。
そこで当該年度は層流域におけるスピン流体発電現象の解明に注力した。前年度までに構築した測定システムを低流速かつ小スケールの流体運動系である層流領域に対して適用可能にし、信号強度の流速依存性および流路径依存性を系統的に測定した。得られた結果は理論と整合しており、従来までの乱流領域とは異なるスケーリング則に従っていることが明らかとなった。乱流-層流間におけるスケーリング則の差異は、乱流では流路壁面の一部の運動しか信号生成に寄与できない一方で、層流では流路全域が信号生成に寄与できることを示す。これは小スケールの流体運動である層流が、より高いエネルギー変換効率を有していることを示しており、小型化するほど有意な現象になることを示唆する。以上、当該年度のスピン流体発電現象の層流域における詳細な実験的解明は、本現象の物性解明のための流体運動系の確立という意義とともに、スピントロニクス分野とマイクロ流体工学分野をつなぐ現象として層流域が高い有用性を示すという重要な成果となった。
|
| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
