Mechanical detection of Berry-phase magnetic fields using cantilever structure

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H04806
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied materials
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: SHIOMI YUKI 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10633969)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ベリー位相 / カンチレバー / トポロジー / ホール効果 / 圧電効果

Outline of Final Research Achievements

The relation between topological concepts that have attracted much interest recently in condensed matter physics and mechanical phenomena has not been explored experimentally. In this research project, we focused on topological mechanical effects that stem from the geometric phase (berry phase) of the wave function of electrons. Using the measurement system constructed for the detection of tiny sample vibrations, we succeeded in the first observation of cantilever vibration induced by relaxation of spin currents, and also the first observation of the magnetopiezoelectric effect in a low-symmetry magnetic metals.

Free Research Field

スピントロニクスを中心とした物性物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

カンチレバーの運動はセンサーの基礎技術などに応用されており、また物質の低対称性に起因した電気-機械変形結合効果である圧電効果もエレクトロニクス素子などに広く応用されている。本研究では、カンチレバー運動や圧電効果の研究を磁性とトポロジーの観点から行い、新しい力学応答を開拓することに成功した。これらの成果により、磁性による機械運動の制御が可能となり、トポロジー効果を利用することによる機械応答の巨大化に向けた指針が得られた。