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2020 年度 実績報告書

Magnon Chemistry

研究課題

研究課題/領域番号 19H00645
研究機関東北大学

研究代表者

Bauer Gerrit  東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (10620213)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
キーワードSpintronics / magnonics / cavities / ferroelectriscs
研究実績の概要

The project addresses magnon chemistry, i.e., the interaction of magnons with each other and with other particles or (quasi)particles, such as photons and phonons, by the methods of theoretical physics. We approach the problems interdisciplinary by addressing them from the viewpoint of magnetism, spintronics, microwave technology, device physics, low temperature physics, ferroelectricity, and quantum information science. The theoretical methods span the width from first-principles calculations and simulations, micromagnetics, quantum magnonics, and quantum Langevin equations, analytically and numerically. We predict effects that can be measured or explain phenomena observed by our experimental colleague at Tohoku University and overseas. The results are published in high-profile scientific journals and at international conferences.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

Our research in the fiscal year 2020-21 focused on the chirality of magnons when excited by microwaves and for hybrid quasi particles such as magnon polaritons and magnon polarons, the hybrid states of magnons with cavity photons and phonons such as surface acoustic waves. For example, we explained in detail the chirality of propagating magnon features when excited by narrow wave guides and detected by NV-center microscopy. We showed as well that the magnons in spatially separated magnons are coupled together by the exchange of spin waves in an underlying magnetic field and explored the magnon Seebeck effect at low temperatures. We also explained the first observation of optical magnons by inelastic neutron scattering.

今後の研究の推進方策

We plan to continue our research activities on a high level, with increased emphasis on magnon interactions due to non-linearities, the effects of dimensionality on magnons in ultra thin films and new materials such as layered van der Waals compounds, magnons in antiferromagnets, quantum magnonics, and the analogue of magnons in ferroelectrics, i.e. ferrons.

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 14件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 18件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Groningen University/TU Delft/Counterpart Country(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      Groningen University/TU Delft/Counterpart Country
  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max Planck Institute
  • [国際共同研究] Beihang University/HUST(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Beihang University/HUST
  • [国際共同研究] University of Indonesia(インドネシア)

    • 国名
      インドネシア
    • 外国機関名
      University of Indonesia
  • [国際共同研究] Universidad Tecnologica Metropolitana(チリ)

    • 国名
      チリ
    • 外国機関名
      Universidad Tecnologica Metropolitana
  • [雑誌論文] Cryogenic spin Seebeck effect2021

    • 著者名/発表者名
      Elyasi Mehrdad、Bauer Gerrit E. W.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 ページ: 054436 pp. 1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.054436

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Magnetoelectric Response of Antiferromagnetic CrI<sub>3</sub> Bilayers2021

    • 著者名/発表者名
      Lei Chao、Chittari Bheema L.、Nomura Kentaro、Banerjee Nepal、Jung Jeil、MacDonald Allan H.
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 21 ページ: 1948~1954

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.0c04242

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Critical thickness for the emergence of Weyl features in Co3Sn2S2 thin films2021

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Junya、Fujiwara Kohei、Shiogai Junichi、Seki Takeshi、Nomura Kentaro、Takanashi Koki、Tsukazaki Atsushi
    • 雑誌名

      Communications Materials

      巻: 2 ページ: 18

    • DOI

      10.1038/s43246-021-00122-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spin-Wave Doppler Shift by Magnon Drag in Magnetic Insulators2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Tao、Wang Chen、Sentef Michael A.、Bauer Gerrit E.W.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 126 ページ: 137202

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.126.137202

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Equilibrium current vortices in simple metals doped with rare earths2021

    • 著者名/発表者名
      Cahaya Adam B.、Leon Alejandro O.、Aliabad Mojtaba Rahimi、Bauer Gerrit E. W.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 ページ: 64433

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.064433

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Chiral Coupling to Magnetodipolar Radiation2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Tao、Bauer Gerrit E. W.
    • 雑誌名

      TAP

      巻: 138 ページ: 1~23

    • DOI

      10.1007/978-3-030-62844-4_1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Noncontact Spin Pumping by Microwave Evanescent Fields2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Tao、Bauer Gerrit E.W.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 ページ: 236801 pp. 1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.124.236801

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of Magnon Polarization2020

    • 著者名/発表者名
      Nambu Y.、Barker J.、Okino Y.、Kikkawa T.、Shiomi Y.、Enderle M.、Weber T.、Winn B.、Graves-Brook M.、Tranquada J.?M.、Ziman T.、Fujita M.、Bauer G.?E.?W.、Saitoh E.、Kakurai K.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 125 ページ: 027201 pp. 1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.125.027201

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Unidirectional Pumping of Phonons by Magnetization Dynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Xiang、Bauer Gerrit E.?W.、Yu Tao
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 125 ページ: 77203 pp. 1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.125.077203

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Circulating cavity magnon polaritons2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Weichao、Yu Tao、Bauer Gerrit E. W.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 ページ: 064416 pp.1-11

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.102.064416

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnon trap by chiral spin pumping2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Tao、Wang Hanchen、Sentef Michael A.、Yu Haiming、Bauer Gerrit E. W.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 ページ: 54429 pp. 1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.102.054429

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Voltage- and temperature-dependent rare-earth dopant contribution to the interfacial magnetic anisotropy2020

    • 著者名/発表者名
      Leon Alejandro O、Bauer Gerrit E W
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 32 ページ: 404004 pp. 1-8

    • DOI

      10.1088/1361-648X/ab997c

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-reciprocal Pumping of Surface Acoustic Waves by Spin Wave Resonance2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Kei、Yu Weichao、Yu Tao、Puebla Jorge、Xu Mingran、Maekawa Sadamichi、Bauer Gerrit
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 ページ: 113702 pp.1-5

    • DOI

      10.7566/JPSJ.89.113702

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetic resonance imaging of spin-wave transport and interference in a magnetic insulator2020

    • 著者名/発表者名
      Bertelli Iacopo、Carmiggelt Joris J.、Yu Tao、Simon Brecht G.、Pothoven Coosje C.、Bauer Gerrit E. W.、Blanter Yaroslav M.、Aarts Jan、van der Sar Toeno
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 6 ページ: eabd3556 pp.1-7

    • DOI

      10.1126/sciadv.abd3556

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonreciprocal coherent coupling of nanomagnets by exchange spin waves2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Hanchen、Chen Jilei、Yu Tao、Liu Chuanpu、Guo Chenyang、Liu Song、Shen Ka、Jia Hao、Liu Tao、Zhang Jianyu、Cabero Marco A.、Song Qiuming、Tu Sa、Wu Mingzhong、Han Xiufeng、Xia Ke、Yu Dapeng、Bauer Gerrit E. W.、Yu Haiming
    • 雑誌名

      Nano Research

      巻: 14 ページ: pp. 1-6

    • DOI

      10.1007/s12274-020-3251-5

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Anisotropic magnetoresistance: A 170-year-old puzzle solved2020

    • 著者名/発表者名
      Bauer Gerrit E. W.
    • 雑誌名

      Science China Physics, Mechanics &amp; Astronomy

      巻: 64 ページ: 217531 pp. 1-2

    • DOI

      10.1007/s11433-020-1618-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamical spin-to-charge conversion on the edge of quantum spin Hall insulator2020

    • 著者名/発表者名
      Araki Yasufumi、Misawa Takahiro、Nomura Kentaro
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 2 ページ: pp.1 - 11

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.2.023195

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Magnetic-field-induced topological phase transition in Fe-doped (Bi,Sb)2Se3 heterostructures2020

    • 著者名/発表者名
      Satake Y.、Shiogai J.、Mazur G. P.、Kimura S.、Awaji S.、Fujiwara K.、Nojima T.、Nomura K.、Souma S.、Sato T.、Dietl T.、Tsukazaki A.
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 4 ページ: pp. 1 &8211; 8

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.4.044202

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] トポロジカル材料を用いた超低損失スピン素子の提案2021

    • 著者名/発表者名
      野村 健太郎
    • 学会等名
      日本物理学会,シンポジウム「脳神経と量子・スピン・AIの融合」
    • 招待講演
  • [学会発表] トポロジカル半金属のスピントロニクス機能2021

    • 著者名/発表者名
      野村 健太郎
    • 学会等名
      Spin Research Network of Japan 2020
    • 招待講演
  • [学会発表] スピンとトポロジー2021

    • 著者名/発表者名
      野村 健太郎
    • 学会等名
      応用物理学会「第19回スピントロニクス入門セミナー」
    • 招待講演
  • [学会発表] Strong-coupling phenomena in spintronics2020

    • 著者名/発表者名
      Bauer Gerrit
    • 学会等名
      日本磁気学会学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Transport of the order parameter in electric insulators2020

    • 著者名/発表者名
      Bauer Gerrit
    • 学会等名
      AIMR-OIST aSymposium
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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