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スピンと巨視的回転の相互作用が切り拓くスピントロニクスの新展開

研究課題

研究課題/領域番号 17H02927
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅱ
研究機関国立研究開発法人理化学研究所 (2018-2019, 2021)
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 (2017)

研究代表者

前川 禎通  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (60005973)

研究分担者 中堂 博之  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (30455282)
小野 正雄  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (50370375)
緒方 裕大  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 博士研究員 (80757691)
Gu Bo  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究職 (90631333)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2017年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
キーワードガーネット / バーネット効果 / フェリ磁性 / 力学回転 / スピントロニクス / 角運動量補償温度 / 表面弾性波 / スピン流 / スピン蓄積 / アインシュタイン・ドハース効果 / スピンメカトロニクス
研究成果の概要

希土類鉄ガーネットでは希土類イオンと鉄イオンの磁気モーメントが反強磁性的に結合し、それぞれの秩序変数の温度変化が異なることから希土類と鉄の磁気モーメントの大きさが等しくなったところで磁化が消失し、磁気補償温度を持つ。また、希土類と鉄ではg-因子が異なるため、磁気補償温度と角運動量補償温度は一般に異なるたため、角運動量と直接結合する力学回転を用いれば、角運動量補償温度が求められる。当研究では、温度可変な角運動量物性測定装置を開拓し、希土類鉄ガーネット、(Ho,Dy)3Fe5O12、の角運動量補償温度を求めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

スピントロニクスの重要な材料である希土類鉄ガーネットは、フェリ磁性体であり、一般に磁気補償温度(TM)と角運動量補償温度(TA)が違っている。角運動量補償温度(TA)近傍では、磁化の運動が早くなることから、スピントロニクスへの様々な応用が期待されるが、これまではTAを直接に測定する方法がなかった。今回我々は、力学回転装置を開発し、バーネット効果を用いてTAを直接検する方法を得た。これを用いて、(Ho,Dy )3Fe 5O12のTAとTMの関係を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (54件)

すべて 2022 2021 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 8件、 査読あり 19件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 6件、 招待講演 26件)

  • [国際共同研究] University Greifswald(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Half-integer Shapiro-steps in superconducting qubit with a π-Josephson junction2022

    • 著者名/発表者名
      M. Mori, S. Maekawa
    • 雑誌名

      Applied PhysicsExpress

      巻: 14 号: 10 ページ: 103001-103005

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ac211d

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interaction between surface acoustic waves and spin waves in a ferromagnetic thin film2021

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamamoto , Mingran Xu , Jorge Puebla , Yoshichika Otani , Sadamichi Maekawa
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 545 ページ: 168672-168672

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2021.168672

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of the Angular Momentum Compensation by Barnett Effect and NMR2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Chudo , Masaki Imai , Mamoru Matsuo , Sadamichi Maekawa , Eiji Saitoh
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 号: 8 ページ: 081003-081014

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.081003

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Zeeman coupling and Dzyaloshinskii-Moriya interaction driven by electric current vorticity2021

    • 著者名/発表者名
      Junji Fujimoto , Wataru Koshibae , Mamoru Matsuo , Sadamichi Maekawa
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Generation of Current Vortex by Spin Current in Rashba Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Florian Lange , Satoshi Ejima , Junji Fujimoto , Tomonori Shirakawa , Holger Fehske , Seiji Yunoki , Sadamichi Maekawa
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 126 ページ: 157202-157207

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Magnetic Anisotropy by Rashba Spin-Orbit Coupling in Antiferromagnetic Thin Films2018

    • 著者名/発表者名
      Ieda Jun’ichi、Barnes Stewart E.、Maekawa Sadamichi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 5 ページ: 053703-053703

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.053703

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetic phase diagram of a frustrated spin ladder2018

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto Takanori、Mori Michiyasu、Tohyama Takami、Maekawa Sadamichi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 14 ページ: 144424-144424

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.144424

    • NAID

      120006731607

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of gyromagnetic reversal2018

    • 著者名/発表者名
      M. Imai, Y. Ogata, H. Chudo, M. Ono, K. Harii, M. Matsuo, Y. Ohnuma, S. Maekawa, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 号: 5 ページ: 052402-052402

    • DOI

      10.1063/1.5041464

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum materials for spin and charge conversion2018

    • 著者名/発表者名
      Han Wei、Otani YoshiChika、Maekawa Sadamichi
    • 雑誌名

      npj Quantum Materials

      巻: 3 号: 1 ページ: 27-27

    • DOI

      10.1038/s41535-018-0100-9

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Dirac surface state?modulated spin dynamics in a ferrimagnetic insulator at room temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Tang Chi、Song Qi、Chang Cui-Zu、Xu Yadong、Ohnuma Yuichi、Matsuo Mamoru、Liu Yawen、Yuan Wei、Yao Yunyan、Moodera Jagadeesh S.、Maekawa Sadamichi、Han Wei、Shi Jing
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 4 号: 6 ページ: 8660-8660

    • DOI

      10.1126/sciadv.aas8660

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Giant Faraday Rotation in Metal-Fluoride Nanogranular Films2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi N.、Ikeda K.、Gu Bo、Takahashi S.、Masumoto H.、Maekawa S.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 4978-4978

    • DOI

      10.1038/s41598-018-23128-5

    • 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
  • [雑誌論文] Spin Current Noise of the Spin Seebeck Effect and Spin Pumping2018

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Matsuo, Yuichi Ohnuma, Takeo Kato, and Sadamichi Maekawa
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 120 号: 3 ページ: 037201-037201

    • DOI

      10.1103/physrevlett.120.037201

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced magneto-optical Kerr effect at Fe/insulator interfaces2017

    • 著者名/発表者名
      B. Gu, S. Takahashi, and S. Maekawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 号: 21 ページ: 214423-214423

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.214423

    • NAID

      120007188892

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of the spin Peltier effect2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohnuma, M. Matsuo, and S. Maekawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 号: 13 ページ: 134412-134412

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.134412

    • NAID

      130006708753

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Current Generation Using a Surface Acoustic Wave Generated via Spin-Rotation Coupling2017

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi D.、Yoshikawa T.、Matsuo M.、Iguchi R.、Maekawa S.、Saitoh E.、Nozaki Y.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 119 号: 7 ページ: 077202-077202

    • DOI

      10.1103/physrevlett.119.077202

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced orbital magnetic moment in FeCo nanogranules observed by Barnett effect2017

    • 著者名/発表者名
      Ogata Y.、Chudo H.、Gu B.、Kobayashi N.、Ono M.、Harii K.、Matsuo M.、Saitoh E.、Maekawa S.
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 442 ページ: 329-331

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2017.06.101

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of spin hydrodynamic generation2017

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuo, Y. Ohnuma, and S. Maekawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 号: 2 ページ: 020401-020401

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.020401

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication and magnetic control of Y3Fe5O12 cantilevers2017

    • 著者名/発表者名
      YJ. Seo, K. Harii, R. Takahashi, H. Chudo, K. Oyanagi, Z. Qiu, T. Ono, Y. Shiomi, and E. Saitoh,
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 13 ページ: 132409-132409

    • DOI

      10.1063/1.4979553

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetization dynamics and its scattering mechanism in thin CoFeB films with interfacial anisotropy2017

    • 著者名/発表者名
      A. Okada, S. He, Bo Gu, S. Kanai, A. Soumyanarayanan, S. T. Lim, M. Tran, M. Mori, S. Maekawa, F. Matsukura, H. Ohno, C. Panagopoulos
    • 雑誌名

      Proceedings of Naional Academy of Science of the United of States of America

      巻: 114 号: 15 ページ: 3815-3820

    • DOI

      10.1073/pnas.1613864114

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] Hydrodynamic Effects in Electron Fluids on Spintronics2022

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      MORIS2022
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 表面弾性波のスピントロニクスへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      能崎幸雄
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バーネット効果による角運動量補償点の直接観測2018

    • 著者名/発表者名
      今井正樹
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Cu,Tiにおけるスピン渦度結合由来の生成スピン流の比2018

    • 著者名/発表者名
      栗宗勇貴
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 反強磁性薄膜におけるラシュバ効果による磁気異方性とその電界制御2018

    • 著者名/発表者名
      家田淳一
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スピン回転結合による表面弾性波を用いたスピン流生成2018

    • 著者名/発表者名
      小林大眞
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Spin Mechatronics - Mechanical Effects on Spintronics2018

    • 著者名/発表者名
      Sadamichi Maekawa
    • 学会等名
      International conference on Superconductivity and Magnetism(ICSM2018 )
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin mechatronics - Mechanical effects on spintronics2018

    • 著者名/発表者名
      Sadamichi Maekawa
    • 学会等名
      Kavli ITS Workshop on Topological Matterand Quantum Computing (TMQC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin Mechatronics:-Mechanical generation of spin current-2018

    • 著者名/発表者名
      Sadamichi Maekawa
    • 学会等名
      Ljubljana'18
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin Mechatronics-A. Einstein meets Spintronics-2018

    • 著者名/発表者名
      Sadamichi Maekawa
    • 学会等名
      Quantum Complex Matter 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin Mechatronics: Mechanical generation of spin current2018

    • 著者名/発表者名
      Sadamichi Maekawa
    • 学会等名
      Spin Summit 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アインシュタイン先生、スピンとロニクスに出会う2018

    • 著者名/発表者名
      前川禎通
    • 学会等名
      第三回新機能材料研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Mechatronics - A.Einstein meets Spintronics -2018

    • 著者名/発表者名
      前川禎通
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Giant Faraday Effect of (Fe,FeCo)-(Al-,Y-fluoride) Nanogranular Films2018

    • 著者名/発表者名
      小林伸聖
    • 学会等名
      電気学会研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 金属‐フッ化物系ナノグラニュラー膜の巨大ファラデー効果2018

    • 著者名/発表者名
      小林伸聖
    • 学会等名
      日本磁気学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Spin-Rotation Coupling2018

    • 著者名/発表者名
      Sadamichi Maekawa
    • 学会等名
      "COLLECTIVE SPIN DYNAMICS IN NANOSTRUCTURES” workshop 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin Seebeck and Spin Peltier Effects2018

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      Lecture at University of California-Riverside
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 反強磁性体のラシュバ効果と磁気異方性2018

    • 著者名/発表者名
      家田淳一
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Seebeck and Spin Peltier Effects2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      6th JSPS Core-to-Core Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Seebeck and Spin Peltier Effects2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      CEMS-Tsinghua-APW Joint Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Currents in Spintronics2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      Lecture at Ecole polytechnique
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Seebeck and Spin Peltier Effects2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      Workshop "Spin, charge and energy transport in novel materials"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子スピンを用いた反強磁性磁化制御2017

    • 著者名/発表者名
      家田淳一
    • 学会等名
      応用物理学会スピントロニクス研究会・日本磁気学会スピントロニクス専門研究会共同主 催研究会「反強磁性スピントロニクスの新展開」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spintronic micro-power generation2017

    • 著者名/発表者名
      J. Ieda
    • 学会等名
      International conference on condensed matter physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Theory and Experiment on Spin Currents2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      MAINZ Summer School New Directions in Spintronic Research
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Peltier effect2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      Spin Summit 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanical Generation of Spin Current2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      13th International Workshop on Magnetism and Superconductivity at the Nanoscale
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Mechatononics-Prof. A. Einstein meets Spintronics-2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      The lecture at the University of Zaragoza
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Theory of Heat and Spin Current2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      Spincaloritronics 8
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Transport in Spintronics2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      3rd Computational Chemistry (CC) symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Transport in Spintronics2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      Lecture at Peking University
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanical effects on spintronics2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      The KITS 2017 Forum: New Horizons in Condensed Matter Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanical Effects on Spintronics2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      Spin mechanics 4
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin transport in a variety of systems2017

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      SHINES Workshop on Spins and Heat
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2025-11-20  

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