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2013 年度 実績報告書

熱によるスピン流生成メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 22740210
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

安立 裕人  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究員 (10397903)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
キーワードスピン流 / スピントロニクス / スピンゼーベック効果
研究概要

2008年に日本で発見された「スピンゼーベック効果」は、熱エネルギーからスピン(磁気)の流れであるスピン流を作り出す現象である。生成されたスピン流はスピンホール効果と呼ばれる現象を用いることで電気の流れに変換されるため、スピンゼーベック効果を用いれば通常の熱電現象と同じように熱エネルギーから電気の流れを作り出すことが可能となる。そのため、スピンゼーベック効果は新たな熱電現象として大きな発展の可能性を秘めている。
この研究課題はスピンゼーベック効果のメカニズムの解明を目指しているが、本年度はスピンゼーベック効果のある種の逆過程に相当する、スピン流により熱が運ばれる現象を中心に研究を行った。具体的には、外部磁場方向によって定められる一方向にしか進まない特殊な表面スピン波スピン流がマイクロ波によってモード選択的に励起された状況を想定し、この表面スピン波スピン流が引き起こす熱流現象の研究を行った[対応する実験は An et al., Nature Mater. 12, 549 (2013)で報告されている]。主に系の温度を規定するフォノン系と、一方向性を持つスピン波系が相互作用するというモデルによる解析の結果、スピン波スピン流に伴う熱流(マグノンペルティエ流と呼ぶべきかもしれない)の存在を仮定すれば、上記の文献で報告された現象がこのような非常に簡単なモデルによって説明できる事を明らかとした。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Unidirectional spin-wave heat conveyer2013

    • 著者名/発表者名
      T. An, V. Vasyuchka, K. Uchida, A. V. Chumak, K. Yamaguchi, K. Harii, J. Ohe, M. Jungfleisch, Y. Kajiwara, H. Adachi, B. Hillebands, S. Maekawa, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 12 ページ: 549-553

    • DOI

      10.1038/nmat3628

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear-response theory of the longitudinal spin Seebeck effect2013

    • 著者名/発表者名
      H. Adachi and S. Maekawa
    • 雑誌名

      J. Korean Phys. Soc

      巻: 62 ページ: 1753-1758

    • DOI

      10.3938/jkps.62.1753

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat and Spin2013

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa and H. Adachi
    • 雑誌名

      J. Korean Phys. Soc

      巻: 62 ページ: 1985-1989

    • DOI

      10.3938/jkps.62.1985

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-Wave Spin Current in Magnetic Insulators2013

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida, H. Adachi, Y. Kajiwara, S. Maekawa, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Solid State Physics

      巻: 64 ページ: 1-27

    • DOI

      10.1016/B978-0-12-408130-7.00001-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Current: Experimental and Theoretical Aspects2013

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa, H. Adachi, K. Uchida, J. Ieda, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 82 ページ: 102002(1-23)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.102002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Separation of longitudinal spin Seebeck effect from anomalous Nernst effect: Determination of the origin of transverse thermoelectric voltage in metal/insulator junctions2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kikkawa, K. Uchida, S. Daimon, Y. Shiomi, H. Adachi, Z. Qiu, D. Hou, X.-F. Jin, S. Maekawa, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 88 ページ: 214403(1-11)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.214403

    • 査読あり
  • [学会発表] スピン波による一方向性熱輸送の理論2014

    • 著者名/発表者名
      安立裕人
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス(平塚市)
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Theory of Spin Heat Conveyer and Spin Seebeck Effect2014

    • 著者名/発表者名
      H. Adachi
    • 学会等名
      14th Reimei Workshop on Spin Currents and Related Phenomena
    • 発表場所
      ILL, Grenoble, France
    • 年月日
      20140210-20140213
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Seebeck Effect and Spin Heat Conveyer2014

    • 著者名/発表者名
      H. Adachi
    • 学会等名
      RIKEN-APW Joint Workshop
    • 発表場所
      RIKEN, Wako, Japan
    • 年月日
      20140123-25
  • [学会発表] 熱とスピン流2013

    • 著者名/発表者名
      安立裕人
    • 学会等名
      日本磁気学会 第193回研究会/第47回スピンエレクトロニクス専門研究会
    • 発表場所
      お茶の水
    • 年月日
      20131217-20131217
    • 招待講演
  • [学会発表] 音響スピンポンピングの理論2013

    • 著者名/発表者名
      安立裕人
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島市)
    • 年月日
      20130925-20130928
  • [学会発表] Efficiency of a spin Seebeck thermoelectric device2013

    • 著者名/発表者名
      H. Adachi
    • 学会等名
      Spin Caloritronics V Conference
    • 発表場所
      The Ohio State University in Columbus, Ohio, USA
    • 年月日
      20130512-20130515
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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