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熱流により誘起された反強磁性マグノンスピン流における奇パリティ多極子効果の開拓

公募研究

研究領域J-Physics:多極子伝導系の物理
研究課題/領域番号 18H04311
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
研究機関東京大学

研究代表者

塩見 雄毅  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10633969)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード磁気圧電効果 / 奇パリティ多極子 / 磁性金属 / 対称性の破れ / 反強磁性体 / 電気磁気効果 / スピン流 / スピントロニクス / 熱流
研究実績の概要

スピントロニクスの観点から磁性体における奇パリティ多極子効果の開拓を目指す本研究では、新しい奇パリティ多極子効果である磁気圧電効果の発見に成功したことを契機に、この現象の理解を目指して集中的な研究を行ってきた。
磁気圧電効果は、空間反転対称性と時間反転対称性が両方破れた磁性金属において、AC電流を印加するとAC歪みが生じる現象である。AC歪みはAC電流と同じ周波数に現れ、低温クライオスタット内に設置した試料に対してレーザードップラー振動計を用いた動的歪み計測を適用することで、低温での実験を行った。今年度は、昨年度磁気圧電効果の観測に成功したEuMnBi2試料において、液体ヘリウム温度までの低温領域まで測定温度を拡張した。結果として、低温に向かって磁気圧電効果の信号は大きくなり、低温における圧電効果としての効率は、従来の圧電材料に匹敵することがわかった(論文投稿中)。Euの磁気モーメントの影響により、信号が大きくなっていると考えられる。さらに、別の物質として、本新学術領域の研究者ネットワークを生かして、CaMn2Bi2試料の提供を受け、磁気圧電効果の実験を行った。結果として、CaMn2Bi2においても明瞭な磁気圧電効果の信号を観測し、その大きさがEuMnBi2と同程度であることを明らかにした(Y. Shiomi et al. Phys. Rev. B 100 054424 (2019))。CaMn2Bi2の磁気転移点は約150Kと詳細な研究がしやすい温度であることを利用し、特に興味深い点として、磁気転移点付近で磁気圧電効果信号の大きさが増大することを見出した。これは磁気体積効果などの遍歴磁性体特有の効果が関係していると考えている。以上により、磁気圧電効果の系統的測定により、いくつかの新しい重要な性質を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 4件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Electric readout of magnetic stripes in insulators2019

    • 著者名/発表者名
      Chen Yao、Shiomi Yuki、Qiu Zhiyong、Niizeki Tomohiko、Umeda Maki、Saitoh Eiji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 19052-19052

    • DOI

      10.1038/s41598-019-55565-1

    • 関連する報告書
      2019 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] Magnetotransport properties of magnetite-hematite composite oxides2019

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa K.、Asano H.、Miyazaki Y.、Shiomi Y.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 126 号: 18 ページ: 183904-183904

    • DOI

      10.1063/1.5129079

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnon Pairs and Spin-Nematic Correlation in the Spin Seebeck Effect2019

    • 著者名/発表者名
      Hirobe Daichi、Sato Masahiro、Hagihala Masato、Shiomi Yuki、Masuda Takatsugu、Saitoh Eiji
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 123 号: 11 ページ: 117202-117202

    • DOI

      10.1103/physrevlett.123.117202

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced magnetopiezoelectric effect at the Neel temperature in CaMn2Bi22019

    • 著者名/発表者名
      Shiomi Y.、Koike Y.、Abe N.、Watanabe H.、Arima T.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 5 ページ: 054424-054424

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.054424

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Seebeck effect in the layered ferromagnetic insulators CrSiTe3 and CrGeTe32019

    • 著者名/発表者名
      Ito Naohiro、Kikkawa Takashi、Barker Joseph、Hirobe Daichi、Shiomi Yuki、Saitoh Eiji
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 6 ページ: 060402-060402

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.060402

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spin Seebeck mechanical force2019

    • 著者名/発表者名
      Harii Kazuya、Seo Yong-Jun、Tsutsumi Yasumasa、Chudo Hiroyuki、Oyanagi Koichi、Matsuo Mamoru、Shiomi Yuki、Ono Takahito、Maekawa Sadamichi、Saitoh Eiji
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 2616-2616

    • DOI

      10.1038/s41467-019-10625-y

    • 関連する報告書
      2019 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] Observation of Magnetopiezoelectric Effect in Antiferromagnetic Metal EuMnBi22019

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi, H. Watanabe, H. Masuda, H. Takahashi, Y. Yanase, S. Ishiwata
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 122 号: 12 ページ: 127207-127207

    • DOI

      10.1103/physrevlett.122.127207

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-current coherence peak in superconductor/magnet junctions2018

    • 著者名/発表者名
      Maki Umeda, Yuki Shiomi, Takashi Kikkawa, Tomohiko Niizeki, Jana Lustikova, Saburo Takahashi, and Eiji Saitoh
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 112 号: 23 ページ: 232601-232601

    • DOI

      10.1063/1.5027456

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Giant Piezoelectric Response in Superionic Polar Semiconductor2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shiomi, Tomoki Akiba, Hidefumi Takahashi, and Shintaro Ishiwata
    • 雑誌名

      Adv. Electron. Mater.

      巻: 4 号: 12 ページ: 1800174-1800174

    • DOI

      10.1002/aelm.201800174

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonreciprocal spin Seebeck effect in antiferromagnets2018

    • 著者名/発表者名
      Rina Takashima, Yuki Shiomi, and Yukitoshi Motome
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 98 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.020401

    • NAID

      130007649039

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Edelstein effects in one-atom-layer Tl-Pb compound2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shiomi, Keita Yamamoto, Ryosuke Nakanishi, Tomonori Nakamura, Satoru Ichinokura, Ryota Akiyama, Shuji Hasegawa, and Eiji Saitoh
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 号: 5 ページ: 52401-52401

    • DOI

      10.1063/1.5040546

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetotransport properties of γ-FeMn thin films grown by high-temperature sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shiomi
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 8 ページ: 085018-085018

    • DOI

      10.1063/1.5044594

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Vortex rectenna powered by environmental fluctuations2018

    • 著者名/発表者名
      J. Lustikova, Y. Shiomi, N. Yokoi, N. Kabeya, N. Kimura, K. Ienaga, S. Kaneko, S. Okuma, S. Takahashi, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 4922-4922

    • DOI

      10.1038/s41467-018-07352-1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spin pumping from nuclear spin waves2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shiomi, Jana Lustikova, Shingo Watanabe, Daichi Hirobe, Saburo Takahashi, and Eiji Saitoh
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 15 号: 1 ページ: 22-26

    • DOI

      10.1038/s41567-018-0310-x

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Observation of a magnetopiezoelectric effect in the antiferromagnetic metal EuMnBi22019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shiomi
    • 学会等名
      J-Physics 2019 International Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 低次元トポロジカル物質におけるスピン流現象2019

    • 著者名/発表者名
      塩見雄毅
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermal generation of spin current in transition metal trichalcogenides2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shiomi
    • 学会等名
      One-Day Symposium on Spintronic Properties of Graphene and Related 2D Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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