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本年度は磁性絶縁体と金属の界面における遷移金属と希土類のスピンと電荷の結合を解析した。遷移金属と希土類を理解することで、実験でよく使われている希土類・鉄・ガーネット（RE3Fe5O12）のスピンと電荷の結合を説明できる。また、この理論的解析はFe以外に遷移金属に適用することでガーネット以外に、新しい物質の可能性を探ることができる。遷移金属と希土類の磁性はそれぞれ３ｄ電子と４ｆ電子で定められた。３ｄと４ｆ電子はそれぞれ、結晶場とスピン軌道相互作用に強く影響されて、それによって、局在電子の量子的分布が異方性を持っている。局在電子の異方性は伝導電子にどのように影響を与えるかを解析することで、スピンと電荷の結合を求めた。３ｄ電子の結晶場は磁性絶縁体と金属の界面において、スピンゼーベックやスピンポンプで発生されたスピン竜に異方性を持たせる。この結果はPhysical Review B雑誌で「Crystal field effects on spin pumping」のタイトルで投稿されました。この理論はFeをベースにしたガーネットだけでなく、CoFe2O4など遷移金属をベースにした様々な新しい物質のスピン流発生現象に適用できた。４ｆ電子のスピン軌道相互作用は磁性絶縁体と金属の界面において、磁化と電荷を結合させて、それによって電圧で磁化を制御することができることを証明した。また、これを利用して磁性記録装置のプロセスを数値的にモデルした。この結果はPhysical Review Letter雑誌で「Voltage control of rare-earth magnetic moments at the magnetic-insulatorーmetal interface」のタイトルで投稿された。本理論もRE3Fe5O12の磁性絶縁体と金属の界面におけるスピンゼーベック効果に適応できる。
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