2018 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical research on antiferromagnetic spintronics
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17J03368
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
山根 結太 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, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最近、反強磁性体がスピントロニクス応用において持つ豊かな可能性が認識され始め、「反強磁性スピントロニクス」とよばれる分野が台頭しつつある。反強磁性体を扱う上での困難は、マクロな磁気モーメントを持たないために、磁場による磁気構造の制御が難しいという事実にある。そのため現在、反強磁性スピントロニクス研究における大きな課題は、反強磁性磁気構造を有効に制御する方法の確立である。近年、電流やスピン流が磁化に働くトルクを利用する方法が、collinear反強磁性体（隣り合うスピンが互いに反平行に揃った磁気構造）に対して提案され、部分的にではあるが実験的に実証されている。しかし、noncolliear反強磁性体（例えば三角格子やカゴメ格子においては、最近接スピンは互いに１２０度の角度を成し、triangular磁気構造を作る）のダイナミクスに対してスピン流および電流が及ぼす影響は、ほとんど調べられていない。研究員は本年度、スピン流によってnoncollinear反強磁性体中の磁壁の並進移動が誘起されることを、解析計算により示し、その速度を定量的に見積もることに成功した。本研究は、これまで知られていなかった新たな反強磁性ダイナミクスの原動力を明らかにするものであり、noncollinear反強磁性体をより効率的に制御する方法の確立に向けて、重要な指摘であると信じる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、他機関との共同研究・交友を深めるとともに、コンスタントに学会発表を行うことができた。共同研究については、研究員が以前まで所属していた原子力研究開発機構とマインツ大学(ドイツ)の理論研究グループとの共同研究に加え、昨年度から参加している、東京大学の実験グループを中心とするプロジェクトも順調な進展を見せている。各グループとの共同研究の成果が、現在査読中であり、今後もさらに強力に各プロジェクトを推進していく。強磁性磁壁に伴って生じるスピン起電力の増幅に関する研究が、申請者の単著の成果としてPhysical Review Bに掲載されている。また、これまでの申請者の研究実績が評価され、依頼の元で雑誌「まぐね」に反強磁性スピントロニクスの解説記事を執筆した。
2019年の2月には、東北大学電気通信研究所で行われた共同プロジェクト研究会において招待講演を行い、最近の反強磁性スピントロニクスにおける研究成果を紹介した。これにより、自身の成果の認知を広げるとともに、参加者間で有意義な情報交換を行うことができた。また、その他の学会参加としては、APS March Meeting、Joint European Magnetism Symposia (JEMS) 2018、International Conference on Magnetism (ICM) 2018、春季日本物理学会、といった国内外の学会で発表を行い、今後の研究推進のための情報収拾を行った。
複数の他機関・他グループとの共同研究と、積極的な学会・ワークショップ参加から得られる見聞に基づき、本研究課題を当初の予定以上に進展させることができたと同時に、今後の新しい方向性を見いだすことにも成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、主に３つのグループとの共同研究プロジェクトが同時進行中であり、どれも順調な進展を見せている。それぞれ、原研の理論グループとのスピン起電力研究、マインツ大の理論グループとの反強磁性磁壁研究、東大・理研の実験グループとのnoncollinear反強磁性研究となっている。またさらに現在、研究員が橋渡しとなり、原研・マインツ大・理研を巻き込んだ国際共同プロジェクトが進行中である。来年度は、各プロジェクトの成果の結果を取りまとめにかかるとともに、さらなる発展を目指していく。
また、国内外の学会に積極的に参加し、成果発表と情報収拾を行う。2019年10月には、研究員の所属グループが主催する国際スピントロニクスワークショップが開催される。世界中から数多くの著名な研究者が参加を予定しており、自身の成果の国際的な認知度をより高める絶好の機会である。その他参加予定の学会としては、春季日本物理学会、APS March Meetingとあと2つ程度を考えている。
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