2021 Fiscal Year Annual Research Report
Thomson effect in spin caloritronics
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19H02585
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
内田 健一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (50633541)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関 剛斎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (40579611)
井口 亮 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, 主任研究員 (40707717)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | スピンカロリトロニクス / トムソン効果 / 磁気熱電効果 / ロックインサーモグラフィ / 熱制御 / 磁性材料 / スピン流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、磁気・スピン自由度とトムソン効果の相互作用がもたらす新しいスピンカロリトロニクスの物理と熱制御機能を開拓することである。本研究で得られた主な成果は以下の通りである。
(1) 本研究で確立したロックインサーモグラフィに基づくトムソン効果の計測・解析法を駆使して、磁気相転移に伴う巨大トムソン効果の直接観測を実現した。室温近傍で反強磁性-強磁性相転移を示すNiドープFeRh合金のトムソン係数が磁気相転移温度において-1000 μV/Kに迫る値に達していることを示し、定常状態においてジュール熱を超えるトムソン冷却を実証した。本成果は、非線形熱電効果に基づく新たな電子冷却技術への道を拓くものであり、Applied Physics Reviews誌に論文掲載された。本論文は同誌のFeatured articleに選定されると共に、AIP Scilightにおいて特集された。
(2) NiPt合金における異方性磁気ゼーベック効果の温度依存性を系統的に測定し、磁性体において磁化と電流・温度勾配の相対角に依存してトムソン係数が変化する「異方性磁気トムソン効果」の測定に適した温度領域を特定した（Applied Physics Express誌に論文掲載）。この結果に基づき、異方性磁気トムソン効果に由来する温度変化信号の直接観測にも成功した（系統的なデータの取得後、論文執筆予定）。
(3) スピンペルチェ効果の温度依存性を系統的に測定し、非線形熱スピン効果であるスピントムソン効果の測定に適した温度領域を調べた（論文審査中, arXiv:2204.05482）。
(4) トムソン効果の成績係数を定式化し、同現象による電子冷却性能の評価基盤を確立した（論文審査中, arXiv:2203.07631）。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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