2022 Fiscal Year Final Research Report

Research on Theoretical Formulation and Experimental Confirmation of the Spin Current Driven Einstein-de Haas Effect

Research Project

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Project/Area Number	20H01863
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
Research Institution	Japan Atomic Energy Agency
Principal Investigator	Matsuo Mamoru 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所先端基礎研究センター, 客員研究員 (80581090)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	針井一哉国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所量子機能創製研究センター, 主任研究員 (00633900) 中堂博之国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所先端基礎研究センター, 研究主幹 (30455282) 成島哲也分子科学研究所, メゾスコピック計測研究センター, 特別訪問研究員 (50447314)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	スピンメカトロニクス / アインシュタインドハース効果 / バーネット効果
Outline of Final Research Achievements	In this research, we are investigating the theory and experimental aspects of constructing a scientific principle for macroscopic motion of objects through spin dynamics. Spintronics is a field of study aiming to realize unprecedented functionalities by utilizing both electrical and magnetic degrees of freedom that electrons possess, with the flow of spin angular momentum, known as "spin current," serving as the core. The generation and control of this spin current occur through "angular momentum conversion." We have proposed theories and conducted proof-of-concept experiments that introduce macroscopic rotational motion, an angular momentum aspect that has not been previously incorporated, into the generation of this spin current. We aim to further this development while studying the reverse process, the macroscopic motion induced by spin current injection, which is difficult to say we fully understand theoretically.
Free Research Field	理論物理学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	スピン角運動量と物体の巨視的運動が関わるメカニズムは、理論面においてさえ十分に理解されているとは言い難く、理論、実験両面からその解明に迫ることは大きな学術的意義を有する。一方、その社会的意義として、スピン角運動量を通じた物体運動は既存の動力とは全く異なる動力原理であることから、スピン自由度を直接利用するナノモーターやナノスケールの機械運動をスピンによって検出するモーションセンサー等の応用が見込まれる。