2019 Fiscal Year Research-status Report
Theory of spin dynamics induced by temperature gradient
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18K13508
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
下出 敦夫 分子科学研究所, 理論・計算分子科学研究領域, 助教 (20747860)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は電子系において温度勾配によってスピン磁化が誘起される重力電気磁気 (ME)効果の定式化を行い，スピン磁気四極子の重要性を指摘した．
今年度は低エネルギー励起がマグノンで記述される反強磁性絶縁体において重力ME効果が起こるかどうかを調べた．空間反転対称性と時間反転対称性が破れ，対称性の観点からは許されていても，g因子が異なる複数の磁性イオンをもつ，あるいはスピン格子結合が強いなど，特殊な条件を満たしていなければ，重力ME効果は起こらないことを明らかにした．これはスピンがマグノン数で表され，これらの条件を満たしていなければバンド間要素をもたないためであり，スピン軌道相互作用によってスピンがバンド間要素をもつ電子系とは定性的に異なる．
空間反転対称性が破れた反強磁性絶縁体Cr2O3を基にした微視的模型において重力ME感受率を計算したが，実験的に観測されうる値は得られなかった．この感受率はBerry曲率と同様にバンドの反交差点で大きく増大するのであるが，反交差点は交換相互作用程度の高エネルギーにしか存在せず，ボゾンであるマグノンをそこまで熱的に励起することができないためである．これもフェルミオンであり，反交差点の近くまで状態を占有することが容易な電子系とは定性的に異なる点である．しかしながら，スピン格子結合が強い磁性絶縁体で低エネルギーに反交差点を設計することができれば，巨大な重力ME効果を見出せる可能性がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度の実施状況報告書で述べた磁性体における重力ME効果については論文を出版することができたが，スピンNernst効果については着手できなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
スピンNernst効果に微視的理論を構築するとともに，素粒子理論の研究者と議論し，曲がった時空における運動論を拡張し，スピンのダイナミクスに応用することを目指す．
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| Causes of Carryover |
COVID-19の感染拡大により，研究成果を発表するための学会が中止されたため，次年度使用額が生じた．現時点では収束の見通しが立っていないので，補助事業期間延長も視野に入れる．
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