2018 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 – 2020-03-31
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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、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した。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が起源である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。
さらに、スピンポンピング効果の実験的観測に用いられる逆スピンホール効果についても記述できるよう解析を発展させた。この効果は従来はスピン軌道相互作用によりスピン流が電流に変換される効果として理解されているが、この直感的猫像はスピンポンピング効果がスピン密度を誘起する効果である事実とは整合しないものである。本研究では逆スピンホール効果はスピン密度の空間変化を電流に変換する特性として記述することが可能であることを示し、スピンポンピング効果から逆スピンホール効果までの統一的視点により記述する理論を提示することに成功した。これによりスピン流の不定性に伴う曖昧性を排除した理論が初めて提示された。
今年度は、スピンポンピング効果を非平衡統計物理の広い視点から捉えるために、量子輸送問題、非平衡量子統計力学をテーマとした国際シンポジウム"Frontiers of Quantum Transport in Nano Science"を東京大学生産技術研究所にて開催した。本研究の分担者と代表者が会議の組織委員長と副委員長として企画運営し、本研究費からは招待講演者の招聘旅費などを支出し開催に不可欠な貢献をした。参加者は50名以上を数え大変盛況で、量子非平衡系の一般論や、非マルコフ的な時間発展の一般論などの議論に進展があった。
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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
スピンポンピング効果の物理的起源を直感的記述によらずはじめてきちんと理論的に押さえられたことで当初の目論見は予定通り達成することができた。のみならず、逆スピンホールと組み合わせた実験状況を統一的視点から記述することも行え、予想以上の成果があったと言える。さらに、国際シンポジウム開催により本研究テーマを非平衡統計物理の広い視点から見ることができ、非平衡統計物理の分野交流を促進し発展に貢献できたことは重要な成果と考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
反強磁性体に対するスピンポンピング効果の定式化など、これまでの考察で想定していなかった状況への拡張を行う。
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| Causes of Carryover |
現在ホットな話題である反強磁性体を用いた際の解析に時間がかかり次年度も継続が必要となったため。
使途は論文出版費や国際会議にての発表のための旅費を予定している。
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