磁性分子マシンに向けたスピンによる動力の生成と制御に関する理論的研究

• 研究課題/領域番号: 25390055
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 古門 聡士 静岡大学, 工学部, 准教授 (50377719)
• 研究分担者: 角田 匡清 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80250702)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: スピン緩和 / スピン－原子振動相互作用 / スピン軌道相互作用 / 結晶場 / 異方性磁気抵抗効果 / 摂動理論 / 厳密対角化

研究成果の概要

磁性分子マシンの動力「分子の振動と回転」の生成と遠隔操作に向けて，我々は励起スピンの緩和に関する理論的研究を行った．ここで，緩和はスピン－動力(分子の振動・回転)間相互作用Vを通して起こるとする．このVに対しては「結晶場エネルギーとスピン軌道(SO)相互作用を持つ3d軌道のスピン方向依存性」が重要な役割を担う．また，このような依存性を観測する現象として異方性磁気抵抗(AMR)効果がある．今回我々は3d軌道のスピン方向依存性とAMR効果を理論的に調べた．その結果，3d軌道の形状のスピン方向依存性とAMR比の結晶場効果について新しい知見を得ることができた．

研究成果

• [国際共同研究] 清華大学理学部物理学科(中国)
• [雑誌論文] Magnetoresistance behaviors of conducting filaments in resistive-switching NiO with different resistance states (2017)
  • 著者名/発表者名: Diyang Zhao, Shuang Qiao, Yuxiang Luo, Aitian Chen, Pengfei Zhang, Ping Zheng, Zhong Sun, Minghua Guo, Fu-kuo Chiang, Jian Wu, Jian-Lin Luo, Jianqi Li, Satoshi Kokado, Yayu Wang, and Yonggang Zhao
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 9 号: 12 ページ: 10835-10846
  • DOI: 10.1021/acsami.6b16458
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spin polarization ratios of resistivity and density of states estimated from anisotropic magnetoresistance ratio for nearly half-metallic ferromagnets (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kokado, Yuya Sakuraba, and Masakiyo Tsunoda
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 10 ページ: 108004-108004
  • DOI: 10.7567/jjap.55.108004
  • NAID: 210000147149
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 逆ペロブスカイト型遷移金属窒化物薄膜の電流磁気効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 角田匡清, 鹿原和樹, 古門聡士
  • 雑誌名: まぐね (Magnetics Jpn.) 巻: 11 ページ: 125-132
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magneto-transport properties of pseudo-single-crystal Mn4N thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Kabara, Masakiyo Tsunoda, and Satoshi Kokado
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 7 号: 5
  • DOI: 10.1063/1.4974065
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anomalous Hall effects in pseudo-single-crystal gamma'-Fe4N thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Kabara, Masakiyo Tsunoda, and Satoshi Kokado
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 6 号: 5
  • DOI: 10.1063/1.4942550
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transverse anisotropic magnetoresistance effects in pseudo-single-crystal gamma'-Fe4N thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Kabara, Masakiyo Tsunoda, and Satoshi Kokado
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 6 号: 5
  • DOI: 10.1063/1.4943923
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Twofold and Fourfold Symmetric Anisotropic Magnetoresistance Effect in A Model with Crystal Field (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kokado and Masakiyo Tsunoda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 84 号: 9
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.094710
  • NAID: 120005649704
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Annealing effects on nitrogen site ordering and anisotropic magnetoresistance in pseudo-single-crystal gamma'-Fe4N films (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Kabara, Masakiyo Tsunoda, Satoshi Kokado
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 7 号: 6 ページ: 063003-063003
  • DOI: 10.7567/apex.7.063003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative analysis of anisotropic magnetoresistance in Co2MnZ and Co2FeZ epitaxial thin films (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakuraba, S. Kokado, Y. Hirayama, T. Furubayashi, H. Sukegawa, S. Li, Y. K. Takahashi, and K. Hono
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 104 号: 17
  • DOI: 10.1063/1.4874851
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sign of the spin-polarization in cobalt-iron nitride films determined by the anisotropic magnetoresistance effect (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ito, K. Kabara, T. Sanai, K. Toko, Y. Imai, M. Tsunoda, and T. Suemasu
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 116 号: 5
  • DOI: 10.1063/1.4892179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic magnetoresistance effect of a strong ferromagnet : magnetization direction dependence in a model with crystal field (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kokado and M. Tsunoda
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi C 巻: 11 号: 5-6 ページ: 1026-1032
  • DOI: 10.1002/pssc.201300736
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic Magnetoresistance Effect : General Expression of AMR Ratio and Intuitive Explanation for Sign of AMR Ratio (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kokado and M. Tsunoda
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: 750-752 ページ: 750-752
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.750-752.978
  • NAID: 120005317559
  • 査読あり
• [学会発表] Relational expression between spin polarization ratio and anisotropic magnetoresistance ratio for nearly half-metallic ferromagnets (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kokado, Yuya Sakuraba, Masakiyo Tsunoda
  • 学会等名: 81th DPG (Deutsche Physikalische Gesellschaft) Spring Meeting
  • 発表場所: ドレスデン工科大学(Technische Universitat Dresden), Dresden, Germany
  • 年月日: 2017-03-19
  • 国際学会
• [学会発表] ハーフメタルに近い強磁性体のスピン分極率と異方性磁気抵抗比の間の関係式 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古門聡士, 桜庭裕弥, 角田匡清
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス, 大阪府豊中市
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 異方性磁気抵抗効果を用いたCo2FeGa0.5Ge0.5薄膜のバルクスピン分極率解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 桜庭裕弥, 中谷友也, Li Songtian, 古林孝夫, 三浦良雄, 宝野和博, 古門聡士, 田尻寛男
  • 学会等名: 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 逆ペロブスカイト型Mn4N擬単結晶薄膜の電流磁気効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鹿原和樹, 角田匡清, 古門聡士
  • 学会等名: 強的秩序とその操作に関する第4回研究会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス, 東京都文京区
• [学会発表] Intuitive Explanation of Anisotropic Magnetoresistance (AMR) Effect and Necessary Condition for Half-Metallic Ferromagnet “Negative AMR’’ (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kokado and Masakiyo Tsunoda
  • 学会等名: Seminar at School of Materials Science and Engineering, Guilin University of Electronic Technology
  • 発表場所: 桂林電子科技大学材料科学科, 桂林市, 中国
  • 招待講演
• [学会発表] Intuitive Explanation of Anisotropic Magnetoresistance (AMR) Effect and Necessary Condition for Half-Metallic Ferromagnet “Negative AMR’’ (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kokado and Masakiyo Tsunoda
  • 学会等名: Seminar at Department of Physics, Tsinghua University
  • 発表場所: 清華大学理学部物理学科, 北京市, 中国
  • 招待講演
• [学会発表] 逆ペロブスカイト型遷移金属窒化物薄膜の磁気伝導特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 角田匡清, 鹿原和樹, 古門聡士
  • 学会等名: 第２回磁性材料・磁性薄膜研究会「窒化物磁性材料の新展開」
  • 発表場所: 名古屋工業大学, 愛知県名古屋市
  • 招待講演
• [学会発表] Theoretical Study on Anisotropic Magnetoresistance Effects in Ferromagnets (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kokado and Masakiyo Tsunoda
  • 学会等名: International Symposium on Innovative Materials and Physics
  • 発表場所: ウロンゴン大学超伝導・電子材料研究所、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア
  • 年月日: 2016-11-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Low temperature anomalies of galvanomagnetic effects in gamma'-Fe4N thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: Masakiyo Tsunoda, Kzuki Kabara, and Satoshi Kokado
  • 学会等名: The 8th Joint European Magnetic Symposia
  • 発表場所: グラスゴー、イギリス
  • 年月日: 2016-08-22
  • 国際学会
• [学会発表] Anisotropic Magnetoresistance Effects in Fe, Co, Ni, Fe4N, and Half-Metallic Ferromagnet: Systematic Analysis and Intuitive Explanation (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kokado, Masakiyo Tsunoda
  • 学会等名: 2016 Materials Research Society Spring Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Phoenix, Arizona, USA
  • 年月日: 2016-03-29
  • 国際学会
• [学会発表] Theoretical Study on Twofold and Fourfold Symmetric Anisotropic Magnetoresistance Effect (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kokado, Masakiyo Tsunoda
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2016
  • 発表場所: Baltimore Convention Center, Baltimore, Maryland, USA
  • 年月日: 2016-03-17
  • 国際学会
• [学会発表] Twofold and Fourfold Symmetric Anisotropic Magnetoresistance Effect in a Model with Crystal Field (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kokado, Masakiyo Tsunoda
  • 学会等名: DPG Spring Meeting 2016
  • 発表場所: University of Regensburg, Regensburg, Germany
  • 年月日: 2016-03-10
  • 国際学会
• [学会発表] Anomalous Hall effect in pseudo-single-crystal gamma'-Fe4N thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Kabara, Masakiyo Tsunoda, Satoshi Kokado
  • 学会等名: 13th Joint MMM-Intermag Conference
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-01-15
  • 国際学会
• [学会発表] Transverse anisotropic magnetoresistance effects in pseudo-single-crystal gamma'-Fe4N thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Kabara, Masakiyo Tsunoda, Satoshi Kokado
  • 学会等名: 13th Joint MMM-Intermag Conference
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-01-14
  • 国際学会
• [学会発表] 強磁性体の異方性磁気抵抗効果：波動関数を用いた直感的説明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古門聡士, 角田匡清
  • 学会等名: 応用物理学会新領域研究「強的秩序とその操作に関わる研究グループ第１回研究会」
  • 発表場所: 東京工業大学キャンパス・イノベーションセンター、東京都港区芝浦3-3-6
  • 年月日: 2016-01-04
• [学会発表] 強磁性体の異方性磁気抵抗効果とスピン分極率に関する理論的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古門聡士, 角田匡清
  • 学会等名: 株式会社豊田中央研究所でのセミナー
  • 発表場所: 株式会社豊田中央研究所, 愛知県長久手市
  • 招待講演
• [学会発表] Anisotropic Magnetoresistance Effects in Fe, Co, Ni, Fe4N, and Half-Metallic Ferromagnet: Systematic Analysis and Intuitive Explanation (2015)
  • 著者名/発表者名: 古門 聡士, 伊東卓哉, 和田竜太朗, 角田匡清
  • 学会等名: 13th RIEC International Workshop on Spintronics
  • 発表場所: 東北大学電気通信研究所、 宮城県仙台市 青葉区片平2丁目1-1
  • 年月日: 2015-11-19
  • 国際学会
• [学会発表] Fe4N擬単結晶薄膜の異方性磁気抵抗効果と異常ホール効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 角田匡清, 鹿原和樹, 古門聡士
  • 学会等名: 電子情報通信学会磁気記録・情報ストレージ研究会
  • 発表場所: 大阪大学大学院工学研究科、大阪府吹田市山田丘2-1
  • 年月日: 2015-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] 擬単結晶γ’-Fe4N薄膜の異常ホール効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鹿原和樹, 角田匡清, 古門聡士
  • 学会等名: 日本磁気学会
  • 発表場所: 名古屋大学、愛知県名古屋市千種区不老町
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Mn4N薄膜の異方性磁気抵抗効果と異常ホール効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鹿原和樹, 角田匡清, 古門聡士
  • 学会等名: 日本磁気学会
  • 発表場所: 名古屋大学、愛知県名古屋市千種区不老町
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Fe4N薄膜の異方性磁気抵抗効果：理論的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古門聡士、角田匡清
  • 学会等名: みちのく磁性談話会
  • 発表場所: 宮城蔵王ロイヤルホテル、 宮城県刈田郡 蔵王町遠刈田温泉字鬼石原1-1
  • 年月日: 2015-06-06
  • 招待講演
• [学会発表] Intuitive Explanation of Anisotropic Magnetoresistance (AMR) Effect and Necessary Condition for Half-Metallic Ferromagnet ``Negative AMR'' (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kokado, Yuta Kitagawa, Takuya Ito, and Masakiyo Tsunoda
  • 学会等名: Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) Spring Meeting
  • 発表場所: Technical University of Berlin, Berlin, Germany
  • 年月日: 2015-03-15 – 2015-03-20
• [学会発表] 強磁性体の異方性磁気抵抗効果の理論的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古門聡士
  • 学会等名: 電気通信研究所共同プロジェクト研究会
  • 発表場所: 東北大学電気通信研究所, 宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-02-20
  • 招待講演
• [学会発表] Novel approach to investigate spin-polarization in half-metallic Heusler compounds via anisotropic magnetoresistance effect (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakuraba, S. Kokado, Y. Hirayama, T. Furubayashi, H. Sukegawa, S. Li, Y. K. Takahashi, and K. Hono
  • 学会等名: The 59th Annual Magnetism and Magnetic Materials Conference
  • 発表場所: Hilton Hawaiian Village, Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2014-11-03 – 2014-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] 異方性磁気抵抗(AMR)効果の直感的説明とハーフメタリック強磁性体の必要条件「負のAMR」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古門聡士，北川佑太，角田匡清
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 北海道大学, 北海道札幌市
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] γ’-Fe4N擬単結晶薄膜の異方性磁気抵抗効果 ～規則度依存性～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 鹿原和樹，角田匡清，古門聡士
  • 学会等名: 日本磁気学会
  • 発表場所: 慶応義塾大学, 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-09-02 – 2014-09-05
• [学会発表] ハーフメタルホイスラー合金薄膜における異方性磁気抵抗効果の定量解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桜庭裕弥，古門聡士，平山悠介，古林孝夫，介川裕章，李 松田，高橋有紀子，宝野和博
  • 学会等名: 日本磁気学会
  • 発表場所: 慶応義塾大学, 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-09-02 – 2014-09-05
• [学会発表] Anisotropic Magnetoresistance Effect: General Expression of AMR Ratio and Intuitive Explanation for Sign of AMR Ratio (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kokado, Masakiyo Tsunoda
  • 学会等名: 3rd International Conference on Advanced Engineering Materials and Technology (AEMT 2013)
  • 発表場所: Zhangjiajie, China
• [学会発表] Theoretical Study of Anisotropic Magnetoresistance Effect: Magnetization Direction Dependence in A System with Crystal Field (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kokado, Masakiyo Tsunoda
  • 学会等名: Donostia International Conference on Nanoscaled Magnetism and Applications (DICNMA)
  • 発表場所: San Sebastian, Spain
• [学会発表] 強磁性体の異方性磁気抵抗効果：結晶場を考慮に入れた模型での磁化方向依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 古門聡士, 角田匡清
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学（常三島キャンパス）
• [備考] 古門研究室のホームページ
  • URL: http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~tskokad/
• [備考] 静岡大学教員データベース
  • URL: https://tdb.shizuoka.ac.jp/RDB/public/Default2.aspx?id=10335&l=0
• [備考] 東北大学研究者紹介
  • URL: http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/2d38facafb7796ce6bea4ad4ec927cdd.html
• [備考] 古門研究室のホームページ
  • URL: http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~tskokad/
• [備考] 静岡大学教員データベース
  • URL: https://tdb.shizuoka.ac.jp/RDB/public/Default2.aspx?id=10335&l=0
• [備考] 東北大学研究者紹介
  • URL: http://db.tohoku.ac.jp/whois/view?l=ja&u=2d38facafb7796ce6bea4ad4ec927cdd&c=8