2020 Fiscal Year Annual Research Report
スピンメカニクスに基づくスピン-力学相互変換の学理構築
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20J21622
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
有沢 洋希 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / スピンメカニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、磁気弾性結合を介して生じる磁性力学素子中のスピン角運動量と力学運動の強結合現象を実証・開拓し、その基礎学理を構築することである。本目的を達成するための第一段階として、磁性体中のスピン-力学ダイナミクスの測定技術の確立は最重要課題である。そこで本年度は磁性体におけるスピン波及び力学振動の測定系構築に取り組み、スピン力学強結合現象の開拓に向けた重要な指針を得た。本年度の成果は以下の2点に集約される。
1. スピン波応答の測定系構築及びスピン波の非局所共鳴効果の観測
磁性体中のスピンダイナミクスを観測するため、本研究ではマイクロ波を用いたスピン波測定手法に着目した。従来一様磁場中で用いられてきた本手法を空間的に非一様な磁場に拡張し、非一様磁場下におけるスピン波の空間分布を測定することに成功した。さらに本測定を通じて、磁場勾配中でスピン波の非局所共鳴効果が発現することを新たに見出した。
2. 高感度な力学振動測定手法の確立
スピン力学強結合現象の実証のためには磁性体が示す力学応答の高感度測定が必要不可欠である。そこで、レーザー干渉計を用いて物体の力学振動を数十ピコメートルオーダーの精度で検出する測定手法を確立した。本技術とスピンダイナミクス測定手法を組み合わせることにより、マイクロ波によるスピン波励起及び電流によるスピン流注入に対する磁性体の力学応答を同水準の精度で捉える実験環境を構築した。
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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
本年度の研究により、磁性体におけるスピン-力学ダイナミクスの高感度検出を可能にする測定系を構築した。これにより、本研究の最終目的であるスピン力学強結合効果を実証するための実験的土台が整ったといえる。さらに、磁場勾配中のスピン波の空間分布測定によってスピン波が非局所に共鳴することが明らかになった。これは、非一様磁場下で磁性体が示すスピンダイナミクス、さらにはそれに付随するスピン-力学ダイナミクスを理解する上で重要な成果である。以上の事実を鑑みて、当初の計画以上に研究が進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、強磁性体中のスピンダイナミクスに起因した力学応答の観測を試みる。スピンダイナミクスの誘起はマイクロ波照射もしくは電流によるスピン流注入を用いて行う。この時磁性体が示す力学振動の周波数スペクトルを本年度構築した実験系にて測定することで、スピンダイナミクスと同周期の力学振動成分を検出する。本測定を通してスピン角運動量の力学変換を実証し、最終目標であるスピン力学強結合現象の開拓及び学理構築へ向けた足がかりとする。
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