New development of optical spintronics: Toward realization of optical Barnett effect

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K14420
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: Nakata Koki 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, 研究副主幹 (20867105)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: マグノン / スピントロニクス / マグノニクス / 磁性絶縁体 / 量子物性 / 光学物性 / 非平衡物性 / 物性理論

Outline of Final Research Achievements

Throughout this research project, we have studied quantum optical properties of magnons in insulating magnets (e.g., antiferromagnets and ferrimagnets) and theoretically proposed the optomagnonic Barnett effect, the optomagnonic Josephson effect, and the magnonic Casimir effect.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

反強磁性体では量子力学的なスピン交換相互作用が支配的となり、高周波のマグノン（スピン波）を励起させる事が可能である。そのため、反強磁性絶縁体中のマグノンの新たな光学物性や量子物性を理論的に明らかにした本研究成果は、超高速スピントロニクスおよび光学的スピントロニクスの基礎学理の構築に貢献し、物質の個性を活かすスピントロニクスと普遍性を追求する量子統計物理学とを紡ぐ架け橋となることが期待される。