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2019 年度 実績報告書

スピンと巨視的回転の相互作用が切り拓くスピントロニクスの新展開

研究課題

研究課題/領域番号 17H02927
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

前川 禎通  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (60005973)

研究分担者 中堂 博之  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (30455282)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードスピントロニクス / 角運動量補償温度 / 表面弾性波 / 力学回転
研究実績の概要

物質の持つ様々な角運動量(スピン)と力学回転との相互作用を明らかにし、力学回転による角運動量制御法を確立するとともに、力学回転運動を組み込んだスピントロニクス(スピンメカトロニクス)を開拓するのが当研究の目的である。1915年にアインシュタイン達は、力学回転と磁気モーメントの結合を見出し(アインシュタイン-ド・ハース効果)、電子の角運動量が磁気の起源であることを明らかにした。物質の持つ角運動量は、電子スピン、原子核スピン、力学回転、流体中の渦(局所回転)等多彩である。これらの角運動量間の相互変換を用いて、非慣性系におけるゲージ理論を枠組みとし、現代的手法を駆使した実験手法と組み合わせ、スピントロニクスの新たな展開を行った。
実験グループと共同で、(1)バーネット効果を用いたフェリ磁性体の角運動量補償温度の測定方法の提案、と(2)表面音波を用いたスピン流生を行った。スピントロニクスでは、伝導電子と磁化との角運動量のやり取りが重要であり、フェリ磁性体を用いた場合、角運動量補償温度で物理現象が大きく変化する可能性がある。しかし、これまでは角運動量補償温度を直接検出する方法がなかった。我々が今回提案した手法(1)は今後、スピントロニクスだけでなく、様々な分野で有用になると期待される。(2)については、表面弾性波の持つ角運動量を電子スピンに変換する手法であり、更なる表面弾性波のスピントロニクスへの展開が期待される。

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。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (1件)

  • [国際共同研究] University Greifswald(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University Greifswald
  • [雑誌論文] Half-integer Shapiro-steps in superconducting qubit with a π-Josephson junction2022

    • 著者名/発表者名
      M. Mori, S. Maekawa
    • 雑誌名

      Applied PhysicsExpress

      巻: 14 ページ: 103001~103005

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ac211d

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interaction between surface acoustic waves and spin waves in a ferromagnetic thin film2021

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamamoto , Mingran Xu , Jorge Puebla , Yoshichika Otani , Sadamichi Maekawa
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 545 ページ: 168672 ~ 168672

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2021.168672

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Observation of the Angular Momentum Compensation by Barnett Effect and NMR2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Chudo , Masaki Imai , Mamoru Matsuo , Sadamichi Maekawa , Eiji Saitoh
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 ページ: 081003~ 081014

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.081003

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Zeeman coupling and Dzyaloshinskii-Moriya interaction driven by electric current vorticity2021

    • 著者名/発表者名
      Junji Fujimoto , Wataru Koshibae , Mamoru Matsuo , Sadamichi Maekawa
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 ページ: L220402~L220407

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.l220

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Generation of Current Vortex by Spin Current in Rashba Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Florian Lange , Satoshi Ejima , Junji Fujimoto , Tomonori Shirakawa , Holger Fehske , Seiji Yunoki , Sadamichi Maekawa
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 126 ページ: 157202~157207

    • DOI

      10.1103/physrevlett.126.15

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Hydrodynamic Effects in Electron Fluids on Spintronics2022

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa
    • 学会等名
      MORIS2022

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公開日: 2022-12-28  

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