磁性体メタマテリアルの開発と革新的光スピントロニクス機能の創出

• 研究課題/領域番号: 21H04649
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分29:応用物理物性およびその関連分野
• 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): 2021-04-05 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 44,070千円 (直接経費: 33,900千円、間接経費: 10,170千円); 2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2022年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2021年度: 34,060千円 (直接経費: 26,200千円、間接経費: 7,860千円)
• キーワード: 光スピントロニクス / スピン流 / 磁性体メタマテリアル

研究開始時の研究の概要

本研究では、①様々な磁性体メタマテリアルを作製し、②光パルス照射によるスピン偏極電流の伝搬方向制御やスイッチ機能を実現する。また、③高空間分解測定によるスピン偏極電流の生成・伝搬特性の解明や、④ナノ空間の精密制御による巨大化・高効率化の検証、⑤超高速テラヘルツ応答の解明により、「磁性体メタマテリアルを用いた革新的光スピントロニクス機能」の基礎原理の構築および多機能性・諸特性の全貌を解明する。

研究成果の概要

近年注目を集めるスピントロニクスにおいて、その機能の多くは電流のスピン版である「スピン流」によって駆動されるため、スピン流の革新的な生成・制御技術の開発が急務となっている。本研究では、ナノ空間の対称性を人工操作した磁性体メタマテリアルを新たに開発することで、室温かつ高速で、スピン流の伝搬方向や大きさを光パルスの偏光状態により完全制御する新原理を開拓した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られた結果は、スピントロニクス技術の根幹を成すスピン流の生成・制御に対して、ナノテクノロジーを用いた「物質の対称性の人工操作」により、多くの既存物質をも機能化する普遍的な新原理・新機能を開拓するモデルとなるものであり、次世代のスピントロニクスデバイス設計の自由度の飛躍的な向上が期待される。