Novel magnon transport phenomena under spin textures with nontrivial topology and symmetry

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H03685
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo (2019-2020); Institute of Physical and Chemical Research (2018)
• Principal Investigator: Seki Shinichiro 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70598599)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: スピントロニクス / マグノン / スキルミオン

Outline of Final Research Achievements

Recently, spin wave (magnon) is attracting attention as a new carrier of information and energy in insulators. In this project, we focused on magnetic skyrmions (i.e. vortex-like swirling spin texture) characterized by nontrivial topology and symmetry, and explored their exotic magnon transport properties experimentally. As a results, we discovered (1) nonreciprocal magnon transport, (2) nonreciprocal phonon (quantized lattice vibration) transport, (3) a new material hosting extremely small skyrmion spin texture, and (4) magnon hall effect.

Free Research Field

物性物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来のエレクトロニクスで用いられてきた金属中の伝導電子とは異なり、絶縁体中のマグノンには「ジュール発熱に伴うエネルギー損失を生じない」という利点があり、その積極的な活用は、情報処理の高効率化に向けた切り札となる可能性を秘めている。また、マグノンやフォノンは絶縁体における熱流の主要な担い手としても知られており、今回発見されたマグノン・フォノンの非相反伝搬現象とその性能向上のための指針は、効率的な熱制御のための新しい基盤技術の開発につながることが期待される。