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軌道流の基礎理論

研究課題

研究課題/領域番号 24K06957
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

河野 浩  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (10234709)

研究期間 (年度) 2024-04-01 – 2028-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2027年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2026年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2025年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード軌道角運動量 / 軌道流 / スピン軌道相互作用 / スピントルク / スピンダイナミクス / スピントロニクス / 軌道ホール効果 / 力学的生成
研究開始時の研究の概要

スピントロニクス分野で最近注目されている「軌道流」(原子軌道が担う角運動量の流れ)は、スピン流に比べて長距離伝搬することが実験的・理論的に指摘され、スピントロニクスを進展させる可能性を秘めている。本研究では、軌道流の基礎理論を整備・発展させ、種々のスピントロニクス現象への展開を図る。まず軌道流の生成について、電気的生成(軌道ホール効果)のみならず力学的生成を簡単なモデルに基づいて調べ、軌道流発生の条件や増強法を探る。次に、軌道流の輸送に対する種々の効果(界面や格子歪など)を調べ、軌道流の緩和や変調に関する知見を深める。さらに、軌道流がスピンや電流へ変換される過程を調べる。

研究実績の概要

・スピン軌道相互作用が強い系におけるジャロシンスキー・守谷相互作用について、面内磁化成分をもつラシュバ強磁性体に対して微視的に計算した。
・反強磁性体のスピンダイナミクスで誘起される純スピン流および電流を微視的に計算し、反強磁性体におけるスピン起電力を同定した。
・磁気スカーミオンのブラウン運動を、その内部自由度を考慮して解析した。
・スピンホールトルクに駆動されたフェリ磁壁の運動(パルス電流に対する応答)を、集団座標モデルに基づき解析し、以下の結果を得た。(i) 加速過程と減速過程で有効摩擦係数に差が生じることを解析的に見出した。(ii)フェリ磁壁の慣性質量を、強磁性磁壁と反強磁性磁壁を連続的につなぐ形で解析的に求めた。(iii) フェリ磁壁に特有な動的な運動状態を数値的に見出した。
・いくつかの系に対して軌道流の研究テーマを具体的に立案し、計算を開始した。

現在までの達成度
現在までの達成度

3: やや遅れている

理由

これまでの研究のまとめ(論文執筆・投稿)に時間をかけたため。

今後の研究の推進方策

立案した計画に従って理論計算を進めていく。

報告書

(1件)
  • 2024 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2025 2024

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Dzyaloshinskii-Moriya interaction in a Rashba ferromagnet2025

    • 著者名/発表者名
      Yuto Hayakawa, Yusuke Imai, Hiroshi Kohno
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 111 号: 10 ページ: 1044141-15

    • DOI

      10.1103/physrevb.111.104414

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological spin Hall effect in antiferromagnets driven by vector Neel chirality2024

    • 著者名/発表者名
      Nakazawa Kazuki、Hoshi Koujiro、Nakane Jotaro J.、Ohe Jun-ichiro、Kohno Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 109 号: 24

    • DOI

      10.1103/physrevb.109.l241105

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Topological Hall Inductor2024

    • 著者名/発表者名
      河野 浩、平田晶瑚
    • 学会等名
      日本物理学会 年会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological Hall Inductor2024

    • 著者名/発表者名
      H. Kohno
    • 学会等名
      New Perspectives in Spintronics and Quantum Transport
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] Self-Oscillatory State in Current-Induced Ferrimagnetic Domain Wall Motion2024

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayakawa, M. Ishibashi, M. Hayashi, H. Kohno
    • 学会等名
      New Perspectives in Spintronics and Quantum Transport
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] Microscopic Theory of Emergent Spin Field in Antiferromagnets2024

    • 著者名/発表者名
      Shogo Hirata, Yuta Toda, and Hiroshi Kohno
    • 学会等名
      New Perspectives in Spintronics and Quantum Transport
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] Spin and Orbital Current Generation by Dynamical Lattice Distortion2024

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Ogawa and Hiroshi Kohno
    • 学会等名
      New Perspectives in Spintronics and Quantum Transport
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2024-04-05   更新日: 2025-12-26  

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