Microscopic Understanding and Control of Nonequilibrium Spin Transport in Mesoscopic Systems

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 26220711
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: KOBAYASHI Kensuke 大阪大学, 理学研究科, 教授 (10302803)
• 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)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): SAKANO Rui 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
• Project Period (FY): 2014-05-30 – 2019-03-31
• Keywords: メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 / 超伝導 / スピン流 / 熱流

Outline of Final Research Achievements

Solid-state devices fabricated by using nanofabrication techniques offer us an ideal test bed for quantitatively addressing non-equilibrium quantum many-body physics. In this research, using the high precision fluctuation measurement, with close cooperation between experiment and theory, we have successfully achieved various results regarding Kondo effect, spin current, heat flow, fluctuation theorem, superconducting junction, and so on. In particular, by investigating the Kondo effect in the non-equilibrium regime, we established a route to quantitatively elucidate the non-equilibrium behavior of strongly-correlated quantum liquids.

Free Research Field

物性物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、固体中における電荷とスピンの様々な振る舞いを実験的・理論的に解明した。中でも近藤状態の最新の理論を定量的に検証した成果は、これまでの非平衡量子多体系の実験的研究の中で、最も定量性の高い精密なものであり、普遍的な学術的意義を持つ。「非平衡」は現代物理学における最大の難問の1つである。近藤効果は代表的な量子多体効果であり、平衡状態における理解が確立している点で、非平衡を研究する格好の舞台である。その振る舞いを定量的に理解できたことは、今後の非平衡研究の重要な基盤となる。