2018 Fiscal Year Annual Research Report
Microscopic Understanding and Control of Nonequilibrium Spin Transport in Mesoscopic Systems
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26220711
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小林 研介 大阪大学, 理学研究科, 教授 (10302803)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00221812)
小栗 章 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10204166)
内海 裕洋 三重大学, 工学研究科, 准教授 (10415094)
加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | メゾスコピック系 / 近藤効果 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / アンドレーエフ散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微細加工技術を駆使して作製される固体素子は、印加電圧によって平衡状態から極端な非平衡状態までを連続的に制御できるため、非平衡量子多体系を定量的に取り扱うことのできる理想的な舞台である。
本年度、小林は、量子ドットに超伝導体を接合した素子において実現される近藤効果－超伝導接合系の研究を行い、近藤効果に由来する電流ゆらぎの増大を見出した。本研究は、近藤状態とクーパー対という、二種類の質的に異なるスピン一重項が共存した系における非平衡電流ゆらぎに関する最初のものである。小栗は、3体の非線形感受率で記述される局在電子の3体相関が磁気伝導度や熱起電力に現れることを見出した。さらに、実験と理論の比較を通し、伝導度から現実の量子ドットの非線形感受率を決定できることを示した。阪野は、局所フェルミ流体の残留相互作用によって量子ドットの非線形電流中に励起された電荷対の量子相関を記述するベルの不等式を導出した。江藤は並列２重量子ドットの非平衡輸送特性を研究し、ファノ・近藤効果とブライト・ウィグナー共鳴のクロスオーバーを見出した。内海は、熱流・スピン流・電流などといった複数成分の流れの非平衡ゆらぎに関しての研究を進め、分子接合にスピン流を注入すると、スピンが力学的なトルクに変換されることを示した。加藤は、超伝導と強磁性絶縁体界面における非平衡スピン輸送、カイラルp波超伝導体の電流誘起ドメイン形成、量子ドット系における断熱電荷ポンプにおけるポンプパワーの最適化、二準位系を介した熱輸送・マイクロ波散乱における量子臨界現象などについて、理論研究を行った。
以上のように、ゆらぎと非平衡という観点から輸送の素過程を解明し制御するという目的で遂行してきた本研究は、物性物理学の長年の大きなテーマの一つであるスピン依存伝導の研究において新展開をもたらす様々な成果を上げた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
代表者小林は「高精度ゆらぎ測定を用いた非平衡スピン依存伝導の研究」によって矢崎学術賞功績賞（2019年3月）。指導学生の学位論文がSpringer Thesesに選出。大阪大学大学院理学研究科公開講座等におけるアウトリーチ活動。分担者加藤らによる論文（JPSJ 87, 094705 (2018)）がEditor's choiceに選出され、科学新聞で報道（2018年9月14日）。
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Research Products
(123 results)
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[Journal Article] Light Controlled Optical Aharhonov-Bohm Oscillations in a Single Quantum Ring2018
Author(s)
H. Kim, S. Park, R. Okuyama, K. Kyhm, M. Eto, R. A. Taylor, G. Nogues, L. S. Dang, M. Potemski, K. Je, J. Kim, J. Kyhm, and J. Song
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Journal Title
NANO Letters
Volume: 18
Pages: 6188-6194
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Fabrication and electrical measurements of CrNb3S6thin films2018
Author(s)
Ryoma Kawahara, Hiroki Taniguchi, Tsukasa Kawakami, Youssef Aziz Alaoui, Tomonori Arakawa, Akito Inui, Yusuke Shimamoto, Yusuke Kosaka, Yoshihiko Togawa, Yasuhiro Niimi, and Kensuke Kobayashi
Organizer
International Symposium on Chiral Magnetism (χ-mag 2018)
Int'l Joint Research
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