非磁性金属メタマテリアルを用いた光－電流－スピン流制御の検証

• 研究課題/領域番号: 16K13658
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 松原 正和 東北大学, 理学研究科, 准教授 (50450648)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2016年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: メタマテリアル / 非線形光学効果 / 対称性 / スピン流 / 光電流

研究成果の概要

本研究では、機能性人工物質の創製により生み出される新規なスピントロニクス機能の開拓を目指した。具体的には、非磁性金属薄膜に光の波長以下のサイズの人工的な3回回転対称構造を導入することで、外場を印加することなく光の照射のみにより電流を生成し、その流れる方向を非磁性金属薄膜の2次元面内で360°自在に制御できることを明らかにした。これを発展させることで、光によるスピン流制御の新しい原理の開拓が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Reversible optical switching of antiferromagnetism in TbMnO3 (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Manz, M. Matsubara, Th. Lottermoser, J. Buchi, A. Iyama, T. Kimura, D. Meier, M. Fiebig
  • 雑誌名: Nat. Photonics 巻: 10 号: 10 ページ: 653-656
  • DOI: 10.1038/nphoton.2016.146
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Switchable electric polarization and ferroelectric domains in a metal-organic-framework (2016)
  • 著者名/発表者名: P. Jain, A. Stroppa, D. Nabok, A. Marino, A. Rubano, D. Paparo, M. Matsubara, H. Nakotte, M. Fiebig, S.Picozzi, E. S. Choi, A. K. Cheetham, C. Draxl, N. S. Dalal, V. Zapf
  • 雑誌名: npj Quantum Materials 巻: 1 号: 1
  • DOI: 10.1038/npjquantmats.2016.12
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] サブ波長三角孔を配列したAl薄膜の光誘起横起電力 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田健吾, 矢野春菜, 松原正和, 中川勝, 石原照也
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] スパイラル磁性強誘電体TbMnO3におけるマルチフェロイックドメインの光スイッチング (2017)
  • 著者名/発表者名: 松原正和, Sebastian Manz, 木村剛, Manfred Fiebig
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 3回回転対称メタマテリアルにおける光電流の生成及び制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 富樫拓也, 辻翔太, 石原照也, 松原正和
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 非反転対称磁性体メタマテリアルによる第二高調波発生 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤佳史, 辻翔太, 富樫拓也, 石原照也, 松原正和
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 非対称ユニットセルをもつアルミニウムメタマテリアルの光整流効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩田健吾, 矢野春菜, 富樫拓也, 松原正和, 中川勝, 石原照也
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 磁性体メタマテリアルにおける非線形光学応答 (2016)
  • 著者名/発表者名: 辻翔太, 富樫拓也, 石原照也, 松原正和
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Second harmonic generation from sub-wavelength triangular hole array in Au thin film (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Saikawa, Y. Hachiya, K. Iwata, M. Matsubara, T Ishihara
  • 学会等名: The 7th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
  • 発表場所: Malaga, Spain
  • 年月日: 2016-07-25
  • 国際学会
• [備考] ホームページ
  • URL: http://sspp.phys.tohoku.ac.jp/matsubara/