| 研究課題/領域番号 |
20J21622
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
有沢 洋希 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| キーワード | スピントロニクス / スピンメカニクス |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、磁気弾性結合により生じる磁性力学素子中のスピン角運動量と力学運動の共鳴結合現象を実証・開拓し、その基礎学理を構築することである。前年度の研究により、磁性体中のスピンダイナミクスと結合した力学応答の高感度測定系を確立した。本年度はこの測定系を用いてスピン流注入による磁性体の体積変調効果の観測に成功した。また非一様磁場下におけるスピン波共鳴効果を数値解析することでその起源を明らかにした。以下では上記の研究成果の詳細を述べる。
1. 磁性体へのスピン流注入による体積変調効果の観測
前年度に構築した力学振動測定系を駆使し、強磁性体に交流スピン流を注入した際の強磁性体の力学振動を測定した。その結果、強磁性体が交流スピン流の振動と同期した力学振動を示すことを新たに見出した。測定結果とモデル計算との比較から、観測された力学振動の起源がスピン流注入に起因する磁性体の体積変化であることを実証した。
2. 非一様磁場下におけるスピン波共鳴効果の数値計算
前年度に得た磁場勾配中でのスピン波の共鳴効果を数値計算によって再現することに成功した。実験結果と数値計算結果の詳細な比較を行うことで、本効果が磁場勾配下で現れる空間的に極めて非一様なスピン波分布により発現していることを新たに突き止めた。
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| 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
本年度の研究により、磁性体へのスピン流注入による力学振動生成現象を発見し、その起源がスピン流注入に起因する磁性体の体積変化であることを実証した。さらに、磁場勾配中のスピン波共鳴効果の起源を実験・数値計算の両面から明らかにした。これらは本研究の最終目的であるスピン力学強結合効果開拓の第一歩といえる研究成果であり、本研究を完遂するための重要な研究指針を与えるものである。以上の事実を考慮して、当初の計画以上に研究が進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度は、力学振動に由来するスピン流・スピン波生成効果の観測に挑戦する。微細力学素子を共鳴振動させたときに生じるスピン流及びスピン波を電気的に検出することで、力学振動によりスピンダイナミイクスを誘起できることを実証する。本測定によりスピン角運動量と力学運動の相互変換を実現し、スピン力学強結合現象の開拓及び学理構築の完遂を目指す。
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