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超伝導を用いたトポロジカルスピン流物性の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 16J03699
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物性Ⅱ(実験)
研究機関東北大学

研究代表者

Lustikova Jana (2017-2018)  東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

LUSTIKOVA JANA (2016)  東北大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードスピン流 / 超伝導 / スピントロニクス / スピン注入 / スピントロニックス
研究実績の概要

平成30年度では、s波超伝導体・強磁性体における超伝導ボルテックスの非相反輸送現象について、(1)長さスケール、(2) Ginzburg-Landau理論による記述、の二点について研究および発表を行った。以下、それらの詳細を述べる。ボルテックス液体において、電気抵抗の非相反性及びそれに伴う整流効果の観測に昨年度成功した。超伝導体に特有なキャリアである超伝導量子渦(ボルテックス)はその生成及び消滅が試料端のみで実現されるために、ボルテックス・フローが超伝導体内部ではトポロジカルに保護されている。このボルテックスの有するトポロジカル保護の性質により、超伝導膜の裏面と表面で外部磁気環境が異なるだけで、境界条件の非対称性により面直方向の非相反輸送現象が発現する。これは相関距離が原子スケールと短い電子系では期待できない効果であり、「トポロジカル整流効果」と言うことができる。(1)では、基板の磁性の影響、試料の膜厚依存性及び超伝導体と磁性絶縁体の間の絶縁バリアの膜厚依存性を系統的に調べることにより長さスケールを検討するための対照実験を行い、環境の磁気的性質が空間的非対称なことによりボルテックスの非相反フローが実現されることを示した。(2)では、Ginzburg-Landau理論に基づいて、超伝導ボルテックスのトポロジカル保護の性質によって環境の空間的非対称性から非相反ボルテックスフローが実現されること示した。以上の成果によって超伝導ボルテックスによるトポロジカルスピン流物性の開拓ができたと言える。得られた結果は学術論文(3報)として出版し、2件の国内・国際学会での発表を行った。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Spin-current coherence peak in superconductor/magnet junctions2018

    • 著者名/発表者名
      Maki Umeda, Yuki Shiomi, Takashi Kikkawa, Tomohiko Niizeki, Jana Lustikova, Saburo Takahashi, and Eiji Saitoh
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 112 号: 23 ページ: 232601-232601

    • DOI

      10.1063/1.5027456

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vortex rectenna powered by environmental fluctuations2018

    • 著者名/発表者名
      J. Lustikova, Y. Shiomi, N. Yokoi, N. Kabeya, N. Kimura, K. Ienaga, S. Kaneko, S. Okuma, S. Takahashi, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 4922-4922

    • DOI

      10.1038/s41467-018-07352-1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spin pumping from nuclear spin waves2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shiomi, Jana Lustikova, Shingo Watanabe, Daichi Hirobe, Saburo Takahashi, and Eiji Saitoh
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 15 号: 1 ページ: 22-26

    • DOI

      10.1038/s41567-018-0310-x

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oscillatory Nernst effect in Pt|ferrite|cuprate-superconductor trilayer films2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi, J. Lustikova, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 5358-5358

    • DOI

      10.1038/s41598-017-05747-6

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Vortex rectenna powered by environmental fluctuations2019

    • 著者名/発表者名
      Jana Lustikova, Yuki Shiomi, Naoto Yokoi, Noriyuki Kabeya, Noriaki Kimura, Koichiro Ienaga, Shin-ichi Kaneko, Satoshi Okuma, Saburo Takahashi, Eiji Saitoh
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁性絶縁体|超伝導量子渦系におけるトポロジカル整流効果2018

    • 著者名/発表者名
      Jana Lustikova, 塩見雄毅, 横井直人, 壁谷典幸, 木村憲彰, 家永紘一郎, 金子真一, 大熊哲, 高橋三郎, 齊藤英治
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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