2013 Fiscal Year Research-status Report
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25400344
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
多々良 源 独立行政法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (10271529)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | スピン起電力 / スピンBerry位相 / スピン軌道相互作用 / モノポール |
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| Research Abstract |
本研究では、スピン軌道相互作用のうち特に界面で発生する強いRashba型スピン軌道相互作用が、磁性と電気伝導特性に与える効果も解析した。その結果、磁化のダイナミクスとRashba型スピン軌道相互作用が組みあわさることで、起電力と有効磁場が発生するという事実を見出した。この起電力は、磁化の運動から生じるという点では、電磁気におけるFaraday則と似ているが、物質中の量子効果によって生みだされている新しい効果で、電磁気的効果と比べ物質中では圧倒的に強い効果である。この起電力のメカニズムはスピンのもつ量子的なBerry位相を拡張した概念で理解することができる。有効電場だけではなく有効磁場も発生することはこれまでの研究で示唆されていたが、本研究ではスピンホール効果の解析をすることでその表式を具体的に求めることができた。Rashba型相互作用に起因する有効電場磁場は、Rashba相互作用の最低次でMaxwell方程式を満たすことも確認できた。また、Rashba相互作用のみの場合は通常のMaxwell方程式で記述されるが、それに加えてスピン緩和が存在するときにはモノポール項が現れることも確認できた。また、有効電磁場を有効作用の観点から整理することもおこなった。通常の電磁場と有効電磁場の間の相互作用も解析し、電磁場によるスピン制御の可能性を議論した。最も重要な相互作用は電場とスピン電磁場のベクトルポテンシャルが結合するスピン移行効果を表すものであるが、他に磁場とスピン磁場との結合などの新しい効果を見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究開始時点では有効磁場を求める際は生成される電流の表式からその渦度の成分として求めることしかできず、同定において不定性が排除できなかった。本研究でスピンホール効果の計算も組み合わせることで有効磁場も一意に求めることに成功したことで、これまでの予想の正しさが確認され、また今後の解析における足がかりも得ることができた。また、有効作用の計算による理解も進み、Rashba型スピン軌道相互作用の場合の有効電磁場の様子を多角的に理解することができてきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
Rashba型のスピン軌道相互作用の場合はほぼ理解できたので、次は磁性半導体の強いスピン軌道相互作用の場合の磁化により駆動されるスピン電磁場の解析も行い、異なったスピン軌道相互作用の場合の結果を比較することを予定している。また、スピン電磁場と通常の電磁場の有効作用を求めることで、両者の間の相互作用を解析する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
今年度は本研究課題に深く関わる別の課題への別機関からの予算の最終年度にあたり、研究経費は十分にそちらで賄うことができたため本研究費は次年度に繰り越した。また、年度ごとの額が小さいため来年度に繰り越すことで来年度予算と合算し、ある程度の額が必要とされるポスドク雇用費用として用いる予定のため。これは申請時と状況が変化しポスドクの必要性が出たためである。
来年度予算と合算し、ポスドク雇用費用に当てる。総額の80%程度を人件費として用いる予定である。
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[Journal Article] Two-barrier stability that allows low-power operation in current-induced domain-wall motion2013
Author(s)
Kim, K.-J.; Hiramatsu, R.; Koyama, T.; Ueda, K.; Yoshimura, Y.; Chiba, D.; Kobayashi, K.; Nakatani, Y.; Fukami, S.; Yamanouchi, M.; Ohno, H.; Kohno, H.; Tatara, G. and Ono, T.
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Journal Title
Nat Commun
Volume: 4
Pages: 2011
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] スピン流2013
Author(s)
多々良源
Organizer
ラディック電子研究会
Place of Presentation
赤穂のカンポの宿（兵庫）
Year and Date
20131227-20131227
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