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Efficient Thermal Spin Conversion in Spin-spiral Systems

公募研究

研究領域ナノスピン変換科学
研究課題/領域番号 15H01009
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

Tretiakov Oleg  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50643425)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2015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spin-spiral textures / curvature effects / thermal effects / spin-orbit interaction / spin spiral textures / thermal gradients / Spin-orbit interaction
研究実績の概要

We formulated a general microscopic approach to spin-orbit torques in ferromagnet/heavy-metal bilayers in linear response to electric current or electric field [Physical Review B 95, 094401 (2017)]. The torques are directly related to a local spin polarization of conduction electrons, which is computed from generalized Kubo-Streda formulas.

We have developed a multiscale magnetization dynamics simulation approach that can be applied to large systems with spin spiral structures that vary locally on small length scales [Physical Review B 94, 184415 (2016)]. We have shown that in a system with a Dzyaloshinskii-Moriya interaction leading to spin spirals, the simulated multiscale result is in good agreement with the analytical calculation.

We developed a theory of Skyrmion Hall effect, which has been successfully observed by time-resolved x-ray microscopy [Nature Physics, 13, 170 (2017)]. We find that skyrmions move at a well-defined Skyrmion Hall angle, but in contrast to conventional theoretical expectations, it increases linearly with velocity. We explained our observation based on internal mode excitations in combination with a field-like spin-orbit torque, showing that one must go beyond the usual rigid skyrmion description to understand the dynamics.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 9件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 10件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 34件、 招待講演 34件)

  • [雑誌論文] Skyrmion Hall Effect Revealed by Direct Time-Resolved X-Ray Microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      K. Litzius, I. Lemesh, B. Kruger, P. Bassirian, L. Caretta, K. Richter, F. Buttner, K. Sato, Oleg A. Tretiakov, J. Forster, R. M. Reeve, M. Weigand, I. Bykova, H. Stoll, G. Schutz, G. S. D. Beach, and Mathias Klaui
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 13 号: 2 ページ: 170-175

    • DOI

      10.1038/nphys4000

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microscopic theory of spin-orbit torques in two dimensions2017

    • 著者名/発表者名
      I. A. Ado, Oleg A. Tretiakov, and M. Titov
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 95 号: 9

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.094401

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multiscale model approach for magnetization dynamics simulations2016

    • 著者名/発表者名
      A. De Lucia, B. Kruger, Oleg A. Tretiakov, and Mathias Klaui
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 94 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.184415

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dzyaloshinskii-Moriya domain walls in magnetic nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      A. Goussev, J. M. Robbins, V. Slastikov, and Oleg A. Tretiakov
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.054418

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Static and Dynamical Properties of Antiferromagnetic Skyrmions in the Presence of Applied Current and Temperature2016

    • 著者名/発表者名
      J. Barker and Oleg A. Tretiakov
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 116 号: 14

    • DOI

      10.1103/physrevlett.116.147203

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electrically controlled pinning of Dzyaloshinskii-Moriya domain walls2016

    • 著者名/発表者名
      K. Sato and Oleg A. Tretiakov
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 108 号: 12

    • DOI

      10.1063/1.4944664

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stability of skyrmion lattices and symmetries of quasi-two-dimensional chiral magnets2016

    • 著者名/発表者名
      U. Gungordu, R. Nepal, Oleg A. Tretiakov, K. Belashchenko, and A. A. Kovalev
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.064428

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnetoelectric domain wall dynamics and its implications for magnetoelectric memory2016

    • 著者名/発表者名
      K. D. Belashchenko, O. Tchernyshyov, A. A. Kovalev, and Oleg A. Tretiakov
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 108 号: 13

    • DOI

      10.1063/1.4944996

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Topologically protected dynamics of spin textures2015

    • 著者名/発表者名
      O. A. Tretiakov and Ar. Abanov
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 383 ページ: 65-68

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2014.12.088

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin Seebeck Power Conversion2015

    • 著者名/発表者名
      A. B. Cahaya, Oleg A. Tretiakov, and G. E. W. Bauer
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 51 号: 9 ページ: 0800414-0800414

    • DOI

      10.1109/tmag.2015.2436362

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Curvature-Induced Anisotropy in Thin Ferromagnetic Films2017

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      APS March Meeting 2017
    • 発表場所
      New Orleans, LA, USA
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-Orbit Torques and Skyrmion Hall Angle2017

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      21st International Symposium Nanophysics and Nanoelectronics"
    • 発表場所
      Nizhny Novgorod, Russia
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theory of Skyrmion Hall Eect and Spin-orbit Torques2017

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      Annual Nano Spin Conversion Science meeting
    • 発表場所
      Tokyo Institute of Technology, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2017-03-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microscopic Theory of Spin-orbit Torques in Ferromagnet/Heavy-metal Bilayers2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      61st Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM 2016)
    • 発表場所
      New Orleans, LA, USA
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Antiferromagnetic Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      KINKEN-KIST joint seminar Future electronic materials and devices beyond Si"
    • 発表場所
      Tohoku University, Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theory of Spin-orbit Torques and Skyrmion Dynamics in Ferromagnets and Antiferromagnets2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      Condensed-Matter Theory Seminar
    • 発表場所
      Utrecht University, Utrecht, Netherlands
    • 年月日
      2016-10-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Antiferromagnetic Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      International Workshop on Antiferromagnetic Spintronics
    • 発表場所
      Johannes Gutenberg-Universitat, Mainz, Germany
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnetization Dynamics and Motion of Topological Spin Textures2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      Joint Russian Condensed-Matter Physics Conference
    • 発表場所
      Sochi, Russia
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin-Orbit Torques and Dynamics of Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      International Workshop ”Spins, Waves and Interactions”
    • 発表場所
      Krupp Kolleg, Greifswald, Germany
    • 年月日
      2016-08-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stability and Dynamics of Antiferromagnetic Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      Joint European Magnetics Symposia (JEMS 2016)
    • 発表場所
      Glasgow, Scotland, UK
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stability and Dynamics of Antiferromagnetic Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      VI Euro-Asian Symposium ”Trends in Magnetism” (EASTMAG-2016)
    • 発表場所
      Krasnoyarsk, Russia
    • 年月日
      2016-08-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin-orbit Torques and Skyrmion Dynamics in Ferromagnets and Antiferromagnets2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      KU-KIST Graduate School seminar
    • 発表場所
      Korea University, Seoul, South Korea
    • 年月日
      2016-07-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theory of Spin-orbit Torques and Skyrmion Dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      24rd JIWON International Workshop
    • 発表場所
      Cheorwon-gun, South Korea
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Antiferromagnetic Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2016)
    • 発表場所
      SUNTEC, Singapore
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stability and Dynamics of Antiferromagnetic Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      International Workshop "Topological Patterns and Dynamics in Magnetic Elements and in Condensed Matter"
    • 発表場所
      Max Planck Institute, Dresden, Germany
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of Ferromagnetic and Antiferromagnetic Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      Physics Department Seminar
    • 発表場所
      Queens College, CUNY, New York, NY, USA
    • 年月日
      2016-05-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ferromagnetic and Antiferromagnetic Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      SIAM Conference Mathematical Aspects of Material Sciences (MS16)
    • 発表場所
      Philadelphia, PA, USA
    • 年月日
      2016-05-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin-orbit and spin-transfer torque induced dynamics of ferromagnetic/antiferromagnetic Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      KAUST Condensed Matter Seminar
    • 発表場所
      KAUST, Saudi Arabia
    • 年月日
      2016-04-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamical and Thermal Properties of Antiferromagnetic Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      Joint ATI Spin Conversion Theory Meeting 2016
    • 発表場所
      Ochanomizu, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Stability and Dynamics of Antiferromagnetic Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      Zernike Institute for Advanced Materials seminar
    • 発表場所
      University of Groningen, Groningen, Netherlands
    • 年月日
      2016-02-25
    • 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 and Dynamical Properties of Antiferromagnetic Skyrmions2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      23rd Joint Interlaboratory Workshop on Nano-Magnetics
    • 発表場所
      Akiu, Japan
    • 年月日
      2016-02-11
    • 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] Skyrmion Dynamics in Ferromagnetic and Antiferromagnetic Systems2016

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      Spintronics Winter Workshop 2016
    • 発表場所
      Zao, Japan
    • 年月日
      2016-02-07
    • 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 Seebeck and Spin Spiral Systems2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      School of Natural Sciences seminar
    • 発表場所
      FEFU, Vladivostok, Russia
    • 年月日
      2015-12-24
    • 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] Static and Dynamic Properties of Antiferromagnetic Skyrmions2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      RIKEN Condensed Matter seminar
    • 発表場所
      RIKEN, Wako, Japan
    • 年月日
      2015-12-10
    • 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] Magnetization Dynamics and Motion of Topological Spin Textures2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      lecture at TFC Spintronics School
    • 発表場所
      Tohoku University, Sendai, Japan
    • 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] Spin Seebeck Thermoelectrics2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      ICSS 2015 conference
    • 発表場所
      Phuket, Thailand
    • 年月日
      2015-11-04
    • 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] Skyrmions, Dzyaloshinskii-Moriya interaction and other magnetic beasts2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      condensed-matter physics seminar
    • 発表場所
      Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russia
    • 年月日
      2015-10-26
    • 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] Ferromagnetic and Antiferromagnetic Skyrmions2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      seminar of School of Mathematics
    • 発表場所
      University of Bristol, Bristol, United Kingdom
    • 年月日
      2015-09-22
    • 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] Ferromagnetic and Antiferromagnetic Skyrmions2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      Condensed Matter Physics seminar
    • 発表場所
      University of York, York, United Kingdom
    • 年月日
      2015-09-21
    • 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] Static and Dynamic Properties of Antiferromagnetic Skyrmions2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      Unite Mixte de Physique CNRS/Thales seminar
    • 発表場所
      Unite Mixte de Physique CNRS/Thales, Palaiseau, France
    • 年月日
      2015-09-16
    • 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] Antiferromagnetic Skyrmions2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      International Baltic Conference on Magnetism and Biomedical Applications
    • 発表場所
      Svetlogorsk, Russia
    • 年月日
      2015-08-30
    • 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] Antiferromagnetic Skyrmions2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      Solid State Physics seminar
    • 発表場所
      University of Mainz, Mainz, Germany
    • 年月日
      2015-07-19
    • 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] Antiferromagnetic Skyrmions2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      Condensed Matter Theory Seminar
    • 発表場所
      University of Cologne, Cologne, Germany
    • 年月日
      2015-07-11
    • 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] Antiferromagnetic Skyrmions2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      4th International conference on Theoretical Physics and its Applications
    • 発表場所
      Moscow, Russia
    • 年月日
      2015-07-02
    • 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] Antiferromagnetic Skyrmions2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      International workshop on New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics (NPSMP2015)
    • 発表場所
      ISSP, University of Tokyo, Kashiwa, Japan
    • 年月日
      2015-06-01
    • 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] Internal Skyrmion Dynamics and Antiferromagnetic Skyrmions2015

    • 著者名/発表者名
      Oleg A. Tretiakov
    • 学会等名
      International Workshop on Topological Structures in Ferroic Materials
    • 発表場所
      UNSW, Sydney, Australia
    • 年月日
      2015-05-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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