2022 Fiscal Year Annual Research Report
マグノンシフト電流を利用した新しい環境発電原理の開拓
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21K18595
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
関 真一郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70598599)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、空間反転対称性の破れた磁性体で期待されるマグノンシフト電流を、GHz帯域の磁気共鳴を介して実験的に観測することで、新しい環境発電原理を開拓することを目的としている。具体的な対象物質として、キラル構造を持つ磁性絶縁体Cu2OSeO3および極性構造を持つ磁性絶縁体VOSe2O5を選定し、その単結晶試料における磁気共鳴ダイナミクスの詳細を明らかにした。両物質ともに、スキルミオン相・らせん磁性相といった複数の磁気相が現れることがわかっており、VOSe2O5ではスキルミオン相・らせん磁性相それぞれに固有な３つの振動モードを同定することに成功したほか、Cu2OSeO3のスキルミオン相ではこれまで知られていなかった振動磁場に対して不活性なoctrupole, sextrupoleモードを、振動磁場活性なモードとの混成を通じて実験的に観測可能であることを発見した。
また、磁気共鳴を強励起した環境下で電流信号を観測するための測定系の立ち上げを行い、実際にマイクロ波吸収に付随して生じる電流信号を観測することに成功した。これらの信号は、マグノンシフト電流による寄与と、発熱による熱起電力・焦電流の寄与の両方を含む可能性があるため、その切り分けを行うために、サブナノ秒幅の超高速パルス電圧源とサンプリングオシロスコープを組み合わせた、時間分解測定を可能とする実験系の構築を行った。後者の手法により、応答の遅い熱起電力の寄与を排除することが可能であると考えられるが、焦電流の寄与については完全には排除できていない可能性があり、今後は温度依存性の詳細な解析や、理論的に予想される電流の時間波形との比較を行う等のアプローチを通じて、マグノンシフト電流成分の抽出を試みる予定である。
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