Nonreciprocity and its inverse effect in phonon transport

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K03828
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Nii Yoichi 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80708488)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: フォノン / 非相反性 / トポロジー / 対称性の破れ

Outline of Final Research Achievements

Four results were obtained during this project: The first one is the observation of phononic version of Rashba-type phonon-band splitting in a chiral magnet MnSi. The second one is magnetization control by surface acoustic wave via angular momentum transfer from phononic to magnetic system. The third one is the observation of relatively high onset temperature of quadrupole correlation in spin-liquid candidate Tb2Ti2O7. The fourth one is the realization of topological surface acoustic waveguide at gigahertz range in a honeycomb latticed surface phononic crystal.

Free Research Field

物性物理（実験）

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

数年間大きく発展してきた非相反研究分野であるが、本研究ではフォノンに焦点をあて研究を推し進めることで、主に電子系で発展してきたスピン軌道物性の類似現象が、フォノンにおいても生じていることを明らかにした。特にフォノンによる磁化制御やフォノンバンド分裂などは、対称性の破れと角運動量自由度が結びつくことを示した実験例であり、これを一つの契機としてより多くの新現象開拓へと発展する可能性がある。またトポロジカル表面弾性波の実現は、表面弾性波デバイスや量子トランスデューサなど関連する応用分野へ貢献する可能性もある。