2015 Fiscal Year Annual Research Report
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24740247
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
家田 淳一 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 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (20463797)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | スピン起電力 / スピン流 / 磁壁 / スピン軌道相互作用 / 垂直磁気異方性 / スピン回転相互作用 / 力学スピン流生成 / ドイツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、スピン起電力の出力増大を目的として、対象物質をこれまでの強磁性体からより高速・高エネルギー励起が期待される反強磁性体に拡張する試みに着手した。このために、反強磁性体研究が盛んなドイツマインツ大学と国際共同研究を開始した。また、液体金属からの力学スピン流生成では、発現機構がスピン回転相互作用を通じた流体の形成する渦度の横揺らぎにあることを見出し、現象理解の突破口を開いた。さらに、力学スピン流生成の理論に関する初めての総合報告を発表した。
研究期間全体では、磁壁の運動に伴うスピン起電力に特に注目し応用展開を図った。第一に、スピン起電力の出力安定化に取り組んだ。数値解析により、パーマロイ中の磁壁移動実験で生じるスパイク状電圧ノイズの原因が、磁壁構造変化を伴う非線形ダイナミクスにあることを突き止め、磁気異方性の大きな材料に置換することで10~100倍のスピン起電力が安定生成されることを明らかにした。さらに、ラシュバスピン軌道相互作用による垂直磁気異方性の理論を構築し、外部電界による磁化制御の可能性を指摘した。本成果は、日刊工業新聞、化学工業日報、Phys.org、Materials Today等で報道されるとともに、関連学会・研究会での招待講演を行った。
第二に、ナノ加工を施した磁性細線を用いることで、直流磁場を交流電圧に直接変換する機構を考案した。入力直流磁場の大きさや強磁性細線の形状を変えることで出力電圧の交流特性が制御可能となる。本成果は、American Institute of Physicsの注目論文に選定され、Phys.org、電気新聞、日本経済新聞等で報道された。また、スピン起電力の応用研究として、（株）日立製作所と共同で2件の特許出願を果たし、共に特許登録された。
以上の成果に関連し、平成28年度科学技術分野の文部科学大臣表彰若手科学者賞を受賞した。
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[Journal Article] Spin Hydrodynamic Generation2016
Author(s)
R. Takahashi, M. Matsuo, M. Ono, K. Harii, H. Chudo, S. Okayasu, J. Ieda, S. Takahashi, S. Maekawa, and E. Saitoh
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Journal Title
Nature Physics
Volume: 12
Pages: 52-56
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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