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スピン輸送現象における磁気モノポールの有効理論

研究課題

研究課題/領域番号 25400344
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 物性Ⅱ
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

多々良 源  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, チームリーダー (10271529)

研究協力者 柴田 絢也  東洋大学, 理工学部, 准教授 (20391972)
竹内 祥人  青山学院大学, 理工学部, 助教 (80738328)
河野 浩  名古屋大学, 理学部, 教授 (10234709)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードスピン電荷変換 / スピン流 / 電磁交差相関 / メタマテリアル / スピン軌道相互作用 / スピン起電力 / スピンBerry位相 / モノポール / スピンBerry位相
研究成果の概要

スピントロニクスにおいて基本的技術となるのはスピン流と他自由度との変換である。本研究ではスピン流と電流や光などとの変換メカニズムの微視的視点からの理論的解明を進め以下の成果を得た。まず、スピン軌道相互作用を用いたスピン流から電流への変換は電子スピンにはたらく有効電磁場が引き起こしていることを示した。この電磁場はモノポールももつ物質に特有のものである。次にこの有効電磁場が作る電子の流れがドップラー効果により、光応答において入射方向により透過率が変化する方向二色性を生み出していることを明らかにした。また、温度勾配によって生じる輸送現象を記述する熱ベクトルポテンシャル理論の定式化をおこなった。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 2件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 6件、 招待講演 16件)

  • [雑誌論文] Theory of Anomalous Optical Properties of Bulk Rashba Conductor2016

    • 著者名/発表者名
      Junya Shibata, Akihito Takeuchi, Hiroshi Kohno, Gen Tatara
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Japan

      巻: 85 号: 3 ページ: 0337011-5

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.033701

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spin dynamics with inertia in metallic ferromagnets2015

    • 著者名/発表者名
      Toru Kikuchi and Gen Tatara
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 92 号: 18 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.184410

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlling and probing non-abelian emergent gauge potentials in spinor Bose-Fermi mixtures2015

    • 著者名/発表者名
      N. T. Phuc, G. Tatara, Y. Kawaguchi, and M. Ueda
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 6 号: 1 ページ: 8135-8135

    • DOI

      10.1038/ncomms9135

    • 関連する報告書
      2015 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] Thermal Vector Potential Theory of Transport Induced by a Temperature Gradient2015

    • 著者名/発表者名
      Gen Tatara
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 114 号: 19 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1103/physrevlett.114.196601

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermal vector potential theory of magnon-driven magnetization dynamics2015

    • 著者名/発表者名
      Gen Tatara
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 92 号: 6 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.064405

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スピンダイナミクスと方程式2015

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 雑誌名

      数理科学

      巻: 623 ページ: 38-43

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ヘリカル磁性体における磁気スキルミオン格子の低エネルギー有効ラグランジアン2015

    • 著者名/発表者名
      多々良源、福山秀敏
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 50 ページ: 309-321

    • NAID

      40020520190

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 非一様な磁化構造をもつ強磁性金属中の電子の理論2015

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 雑誌名

      まぐね

      巻: 10 ページ: 176-185

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phasons and Excitations in Skyrmion Lattice2014

    • 著者名/発表者名
      Gen Tatara, Hidetoshi Fukuyama
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 83 号: 10 ページ: 104711-104711

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.104711

    • NAID

      40020226397

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Current-driven dynamics of coupled domain walls in a synthetic antiferromagnet2014

    • 著者名/発表者名
      Henri Saarikoski, Hiroshi Kohno, Christopher H. Marrows, Gen Tatara
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 90 号: 9

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.094411

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Coupling Theory of Emergent Spin Electromagnetic Field and Electromagnetic Field2014

    • 著者名/発表者名
      Hideo Kawaguchi and Gen Tatara
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 83 号: 7 ページ: 074710-074710

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.074710

    • NAID

      40020124581

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Emergent spin electromagnetism induced by magnetization textures in the presence of spin-orbit interaction2014

    • 著者名/発表者名
      G. Tatara and N. Nakabayashi
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 115 号: 17 ページ: 172609-172609

    • DOI

      10.1063/1.4870919

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rashba-induced spin electromagnetic flelds in the strong sd coupling regime2014

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Nakabayashi and Gen Tatara
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 16 号: 1 ページ: 015016-015016

    • DOI

      10.1088/1367-2630/16/1/015016

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inverse faraday effect driven by spin chirality in weak ferromagnets2013

    • 著者名/発表者名
      Katsuhisa Taguchi and Gen Tatara
    • 雑誌名

      Journal of the Korean Physical Society

      巻: 62 号: 12 ページ: 1759-1762

    • DOI

      10.3938/jkps.62.1759

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin motive force induced by Rashba interaction in the strong sd coupling regime2013

    • 著者名/発表者名
      Gen Tatara, Noriyuki Nakabayashi, Kyun-Jin Lee
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 87 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.054403

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proposal for an active electromagnetic metamaterial based on spin-torque oscillators2013

    • 著者名/発表者名
      Gen Tatara, Hiroaki T. Ueda, Katsuhisa Taguchi, Yuta Sasaki, Miyuki Nishijima, Akihito Takeuchi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: VOL.87 号: 15

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.155102

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-barrier stability that allows low power operation in current-induced domain wall motion2013

    • 著者名/発表者名
      Kab-Jin Kim, Ryo Hiramatsu, Tomohiro Koyama, Kohei Ueda, Yoko Yoshimura, Daichi Chiba, Kensuke Kobayashi, Yoshinobu Nakatani, Shunsuke Fukami, Michihiko Yamanouchi, Hideo Ohno, Hiroshi Kohno, Gen Tatara, Teruo Ono
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 4 号: 1 ページ: 2011-2011

    • DOI

      10.1038/ncomms3011

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Electromagnetic metamaterial behaviors of Rashba conductor.2016

    • 著者名/発表者名
      多々良 源
    • 学会等名
      Indo-Japan Conference on  “Emergent phenomena in transition-metal compounds and related materials"
    • 発表場所
      バンガロール、インド
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Higher hamonics excitations of threee helic state2015

    • 著者名/発表者名
      多々良 源
    • 学会等名
      Intensive discussion workshop on theoretical magnetic skrymion physics
    • 発表場所
      理化学研究所、和光市、埼玉県
    • 年月日
      2015-12-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal vector potential theory of magnetization dynamics driven by a temperature gradient2015

    • 著者名/発表者名
      多々良 源
    • 学会等名
      Spin Energy Materials
    • 発表場所
      東北大学、仙台市、宮城県
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rashbaスピン軌道相互作用物質の異常な光学特性2015

    • 著者名/発表者名
      多々良 源
    • 学会等名
      東北大通研「固体中のスピン・ダイナミクスの物理と応用」
    • 発表場所
      東北大学、仙台市、宮城県
    • 年月日
      2015-12-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Rashba-induced spin motive force2015

    • 著者名/発表者名
      多々良 源
    • 学会等名
      13th RIEC Internationl Workshop
    • 発表場所
      東北大学、仙台市、宮城県
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thermal vector potential theory of transport induced by temperature gradient2015

    • 著者名/発表者名
      多々良 源
    • 学会等名
      32nd Reimei Workshop
    • 発表場所
      東北大学、仙台市、宮城県
    • 年月日
      2015-11-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin electromagnetic fields in Rashba‐induced spin‐charge conversion2015

    • 著者名/発表者名
      多々良 源
    • 学会等名
      the 3rd RIKEN-NCTU symposium
    • 発表場所
      新竹市, 台湾
    • 年月日
      2015-11-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theory of electron transport in the presence of magnetization textures2015

    • 著者名/発表者名
      多々良 源
    • 学会等名
      日本磁気学会学術講演会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋市、愛知県
    • 年月日
      2015-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 熱誘起輸送現象のベクトルポテンシャル理論2015

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      研究会
    • 発表場所
      秋田大学(秋田県秋田市)
    • 年月日
      2015-02-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermal vector potential formulation of thermal transport effects2015

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      International Workshop "Nano-Spin Sciences
    • 発表場所
      唐津市国民宿舎呼子ロッジ(佐賀県唐津市)
    • 年月日
      2015-02-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermal vector potential theory of electron and spin transports induced by temperature gradient2015

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      第二回Zao Spintronics Workshop
    • 発表場所
      大平ホテル(山形県山形市)
    • 年月日
      2015-01-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Phasons and excitations in skyrmion lattice2014

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      キラル磁性国際会議
    • 発表場所
      アステールプラザ(広島県広島市)
    • 年月日
      2014-12-06 – 2014-12-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electron transport and magnetization dynamics in metallic ferromagnets2014

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      the workshop NQS2014
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-12-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Theory of thermally-induced dynamics of magnetic structures2014

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      Zao Spintronics Workshop
    • 発表場所
      大平ホテル(山形県山形市)
    • 年月日
      2014-10-06 – 2014-10-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] スピントロニクス現象の電磁気学的解釈2014

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      山田研究会
    • 発表場所
      ホテル北野プラザ六甲荘(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2014-10-02 – 2014-10-03
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Magnetization Textures in the Presence of Spin-Orbit Interaction2014

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      20th REIMEI International Workshop on Spin Mechanics2
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-06-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Emergent spin electromagnetism induced by magnetization textures in the presence of spin-orbit interaction2014

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      FIRST International Symposium on "Topological Quantum Technology"
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スピン輸送現象の有効電磁気学2014

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      平成25年度第2回  九州工業大学テニュアトラックシンポジウム
    • 発表場所
      小倉ステーションホテル(福岡)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electromagnetic properties of spin physics2013

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      Workshop on Recent Developments of Current-driven Magnetization Dynamics
    • 発表場所
      大阪大学(大阪)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Emergent spin electromagnetism induced by magnetization textures in the presence of spin-orbit interactio2013

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      IXth Rencontres du Vietnam, Nanophysics: from fundamentals to applications
    • 発表場所
      The new ICISE conference Center,ベトナム
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effective theory of spin electromagnetic field2013

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      the Gordon Research Conferences (GRC): Spin Dynamics in Nanostructures
    • 発表場所
      Hong Kong University of Science and TecnologyGordon,中国
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スピン流2013

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      ラディック電子研究会
    • 発表場所
      赤穂のカンポの宿(兵庫)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Emergent spin electromagnetism induced by magnetization textures in the presence of spin-orbit interaction.2013

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      58th Annual Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • 発表場所
      Plaza Building,SheratonDenverDowntownHotel,アメリカ
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Emergent spin electromagnetism induced by magnetization textures in the presence of spin-orbit interaction.2013

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      15th Chinese Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      桂林、中国
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Emergent spin electromagnetism induced by magnetization textures in the presence of spin-orbit interaction2013

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      FIRST-QS2C WS on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
    • 発表場所
      品川シティーホール
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Emergent spin electromagnetism induced by magnetization textures in the presence of spin-orbit interaction2013

    • 著者名/発表者名
      多々良源
    • 学会等名
      The AIMR international symposium2014
    • 発表場所
      仙台国際センター(山梨)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2020-05-15  

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