| 研究課題/領域番号 |
16340097
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
物性Ⅱ
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
前川 禎通 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60005973)
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| 研究分担者 |
福山 秀敏 東京理科大学, 理学部, 教授 (10004441)
遠山 貴己 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (70237056)
高橋 三郎 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60171485)
小椎八重 航 国立仙台電波工業高等専門学校, 総合科学科, 助教授 (20273253)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2006
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| キーワード | スピン流 / 軌道波 / スピン電荷分離 / 非線形光学応答 / 熱電効果 / スピンエレクトロニクス / 強相関エレクトロニクス / 遷移金属酸化物 |
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| 研究概要 |
電子は内部自由度として、スピン・電荷・軌道を持つ。そして、物質の性質はこれらの内部自由度により決まる。スピンの秩序は磁気秩序であり、電荷の秩序は金属・絶縁体転移に導く。また、多くの遷移金属酸化物ではその磁気的・電気的性質が軌道の秩序に依存している。
電流は電子の電荷の流れである。そして、エレクトロニクスの基本は電流の制御である。スピンの流れであるスピン流を用いたエレクトロニクスはスピン・エレクトロニクスである。同様に多くの遷移金属酸化物では、軌道のダイナミックスが期待される。
本研究では、これらの電子の内部自由度のダイナミックスによるさまざまな量子伝導の理論を構築した。
1.ナノ構造磁性体におけるスピン流と電流の変換が非局所スピンホールデバイスで可能であることを明らかにし、実験グループと共同でその検証を行った。この変換はOnsager相反定理の一種と考えられ、電子の内部自由度に関する基本的な問題を含んでいる。
2.強磁性金属を超伝導体ではさんだ接合素子では、超伝導体間を流れるジョセフソン電流において位相が反転する現象が見られる。これをπ接合と呼ぶ。我々はπ接合を含む超伝導リングでは磁界を印加しなくても量子ビットが可能であることを導いた。
3.Na_xCoO_2等の遷移金属酸化物では、軌道縮退のために電子の持つ格子と結晶格子が違う場合があることを明らかにした。そのため、様々な新奇な物性が期待される。この理論を用いてNa_xCoO_2で見られる異常なホール効果や巨大熱電効果を定式化した。
以上のように、様々な物質の伝導現象を電子の内部自由度から定式化することに成功した。
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