2017 Fiscal Year Research-status Report
スピンポンピング効果の流れ生成メカニズムのミニマムモデルに基づく解明
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16K13853
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
多々良 源 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (10271529)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内山 智香子 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30221807)
橋本 一成 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (10754591)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | スピンポンピング / 断熱ポンピング / スピントロニクス / 非平衡統計物理 / 断熱過程 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁化ダイナミクスからスピン流を生成するスピンポンピング効果を、グリーン関数法により微視的に解析し、磁化の時間変化が生み出す有効ゲージ場の概念により明快に表すことに成功した。従来の現象論的記述に対しての微視的な意味付けを行うと共に、第一原理計算による定量的物質予測への可能性を開いた。
この仕事により、時間変化する磁化が強磁性金属内の伝導電子に対してスピンを混合させるポテンシャルとしてはたらきこのために強磁性非磁性金属界面において非断熱スピン分極を生じること、これが非磁性体内へのスピン流を生み出すことがはっきり示され、スピンポンピング効果の物理的猫像が確立した。同時に、磁化構造中を電子が通る際に受けるスピン移行効果とスピンポンピング効果は共に断熱的な磁化の変化が生み出す現象であり、両者ともスピンゲージ場の非断熱成分により垂直スピン分極が生じることが本質であるという物理的に重要な共通点も初めて明らかになった。両者の差は引き起こしている場がスピンゲージ場のそれぞれ空間と時間成分であるという点のみである。このような事実は従来の現象論や散乱理論では肉薄することは困難である。
さらに、従来は物理的意味が不明でいわゆるスピン混合コンダクタンスとよばれていた現象論パラメータが、界面を通じて電子スピンが受け渡される振幅にすぎないことが明らかになったことで、効率の良いスピン流生成のための物質設計も容易になると期待される。
また、数値計算に基づく解析によりスピンポンピング効果における断熱性の意味を明らかにした。
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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
従来は散乱理論による形式的な記述しかされていなかったスピンポンピング効果の物理的な機構がはっきり示されたことで本研究の当初想定した目的は十分に果たせた。
また、数値的解析でも新しい事実がいくつか明らかになるなど、研究の進捗状況は極めて順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
断熱スピンポンピング効果は理解できたので、これまで全く議論されていない非断熱領域の解析を行う。数値的手法を用いる。非平衡統計物理としての新しい知見を得る。
今年度（最終年度）はこれまで得られた成果をアピールしまた今後の発展につなげるために国際ワークショップを企画する。このための費用の一部を本研究費から出す。
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| Causes of Carryover |
解析の為に必要な人材を雇用する必要性が生じた。この為、新規で採用した者の人件費として使用する。
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