| 研究課題/領域番号 |
19K14649
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 (2020-2023)
東京大学 (2019) |
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研究代表者 |
石塚 大晃 東京工業大学, 理学院, 准教授 (00786014)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | スピン流 / 光起電効果 / シフト流 / スピントロニクス / ベリー位相 / 非線形応答 / トポロジカル絶縁体 / 非線型光学効果 / 量子磁性体 / 軌道自由度 / 軌道流 / 非線形光学効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
この課題では，電子スピンの流れを光によって制御する方法について研究します．電子は電荷以外にも磁石としての性質であるスピンをもちます．この電子スピンの流れの制御は次世代のエレクトロニクスとして注目されているスピントロニクスにおける重要課題です．絶縁体では，これまで熱によるスピン流の生成が代表的な方法でした．この課題では，光を用いることで熱では難しいスピン流の高速生成・制御について理論的に研究します．
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| 研究成果の概要 |
本研究課題を通して、反転対称性の破れた磁性体におけるスピン流の整流効果について研究し、２スピノン過程や２マグノン過程による非線形スピン流の整流が可能であることを明らかにした。さらに、１マグノン過程を用いた非線形応答理論の一般公式の導出と、この機構によって大きな光誘起スピン流をCrハライド系物質の２層系を用いて生成できる可能性を明らかにすることができた。加えて、トポロジカル絶縁体における軌道応答の発見など、当初の計画を超える成果を多数挙げることができた。以上のように、当初の計画を全て達成できたと共に、計画を超える成果を多数あげることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究課題は、光によるスピン流の整流効果に関する先駆的研究である。磁気秩序した磁性体や１次元スピン鎖を対象として、光によるスピン流の整流効果が実現可能なことを明らかにした。さらに、光誘起スピン流の一般公式を導出し、様々な物質における光誘起スピン流を評価するための基礎理論を整備した。そして、この理論を用いて、Crハライド系が光誘起スピン流を実現するための有力物質であることを明らかにした。加えて、トポロジカル絶縁体において光誘起起動流が見られることを明らかにした。以上のように、本研究は光誘起スピン流・軌道流を理論的に提案し、理論的研究を行うための基礎理論を構築した点で、学術的に大きな意義がある。
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