Exploration of novel energy harvesting approach with magnon shift current

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18595
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Seki Shinichiro 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70598599)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: スピントロニクス

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have investigated the magnon shift currents expected in magnetic materials with broken space-reversal symmetry, aiming to experimentally observe them via magnetic resonance in the GHz frequency range. We have selected magnetic insulators Cu2OSeO3 and VOSe2O5 (characterized by the chiral and polar crystal structures, respectively) as the target materials, and their magnetic resonance dynamics were investigated in detail. We have also constructed a measurement system to observe current signals under strong excitation of magnetic resonance, and were able to observe current signals associated with microwave absorption. We will attempt to extract magnon shift current components by analyzing their detailed temperature dependence and current waveforms with theoretical models.

Free Research Field

物性物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の対象である空間反転対称性の破れた磁性体は、磁気スキルミオン・らせん磁気構造といった、特殊な幾何学的性質によって特徴付けられたスピン配列を有することが知られている。本研究では、こうした磁気相における複数の固有振動モードの実験的な同定を行い、さらにシミュレーションを通じてその理論的な再現を行うことに成功した。これらは、トポロジカルスピンテクスチャのダイナミクスの統一的な理解に向けた重要なステップであると考えられる。また、マグノンシフト電流は、GHz帯の電磁波を利用した環境発電原理として利用できる可能性が期待され、今後はその確実な分離方法の確立と、効率の向上にも取り組む予定である。