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本研究は、誘電性と磁性が強い結合を示すマルチフェロイックス物質において、電気分極とスピンの結合を利用することで、特異なスピン波スピン流を誘起する機構を理論的に明らかにするを目的とする。新規のスピン波スピン流を提唱することで、将来的には、省電力エレクトロニクスへの応用技術の確立、発展につながることが期待される。
特に、典型的マルチフェロイックス物質のひとつであるらせん磁性体におけるスピン波スピン流の伝搬について調べ、次のような成果を得た。
(1) マルチフェロイックス物質に特有の、電場活性な磁気励起が、強磁性体のスピン波同様に、磁性体中を伝搬することを明らかにした。このような電場活性なスピン波伝搬は、スピンの振動に加えて、電気分極の振動を伴う。電気分極の振動モードから情報を取り出す機構の構築などにより、更なる研究発展につながることが期待される。
(2) らせん秩序のスピン状態に外部磁場を印加することで、コーン状のスピン秩序(コニカル秩序)を誘起することができる。コニカル秩序相では、スピン波の伝搬が非相反性(進行方向の符号によりスピン波の伝搬が異なる。)を示すことを明らかにした。更に、外部磁場および外部電場によって、非相反性を制御することができることを示した。
マルチフェロイックス物質であるらせん磁性体中のスピン波は、通常の強磁性体や反強磁性体中のスピン波とは異なる性質を示すことが明らかになってきた。特異な磁性を示す物質中のスピン波伝搬に関する理論を発展させることで、新たな研究発展につながることが期待される。
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