スピン波メタマテリアルの磁気ダイナミクスの解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23654124
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 冨田 知志 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (90360594)
• 研究分担者: 三俣 千春 物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (70600542)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: メタマテリアル / 強磁性金属 / スピン波 / 磁気共鳴 / ギルバート緩和定数 / スピントルク発振 / カイラリティ / 応力誘起自己巻き上げ

研究概要

相互作用する磁性ナノ粒子集合体から成るスピン波メタマテリアルでの、磁気モーメントの歳差運動の解析的モデルを構築し、ギルバート減衰定数の制御が構造制御を通じて可能であることを明らかにした。またスピン波メタマテリアルでのスピントルク発振における、巨視的な減衰定数の解析的な方程式を導いた。有効減衰定数がスピン流に線形に依存する一方、スピントルク発振周波数は注入されたスピン流に影響をうけないことを明らかにした。さらに強磁性金属のミクロンサイズのカイラル構造を作製し、特徴的な電子スピン共鳴信号の観測に成功した。本研究はスピン波を介してメタマテリアルとスピントロニクスを融合させる道を拓いた。

研究成果

• [雑誌論文] Simple Analysis for Frequency Increase in Spin Torque Oscillation (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiharu Mitsumata, Satoshi Tomita, Takeshi Seki, Masaki Mizuguchi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics - Conferences (Proceedings of InterMag2012) 巻: Vol. 48, No. 11 ページ: 3955-3957
  • DOI: 10.1109/TMAG.2012.2201700
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analytic Solution of Landau-Lifshitz-Gilbert Equation in Magnetic Resonance due to Spin Torque Oscillation (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiharu Mitsumata and Satoshi Tomita
  • 雑誌名: Journal of the Magnetics Society of Japan 巻: Vol. 36 ページ: 301-303
  • DOI: 10.3379/msjmag.1206R004
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/msjmag/36/4/36_1206R004/_article
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of Gilbert damping using magnetic metamaterials (2011)
  • 著者名/発表者名: Chiharu Mitsumata and Satoshi Tomita
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol. 84 ページ: 174421 (6)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.84.174421
  • URL: http://library.naist.jp/dspace/handle/10061/6653
  • 査読あり
• [学会発表] 三次元強磁性カイラルメタ分子の作製とスピン波共鳴 (2014)
  • 著者名/発表者名: 児玉俊之, 冨田知志, 細糸信好, 柳久雄
  • 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(神奈川)
  • 年月日: 2014-03-30
• [学会発表] Co カイラルメタ分子の作製とスピン波共鳴 (2013)
  • 著者名/発表者名: 児玉俊之, 冨田知志, 細糸信好, 柳久雄
  • 学会等名: 第37回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2013-09-06
• [学会発表] 強磁性金属カイラルメタ分子の作製と磁気特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 児玉俊之, 冨田知志, 黄晋二, 上垣伸, 細糸信好, 三俣千春, 柳久雄
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学・東広島キャンパス(広島)
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Frequency control of spin torque oscillation in magnetic metamaterials for microwave generator (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiharu Mitsumata and Satoshi Tomita
  • 学会等名: Metamaterials'2012 (The 6th International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics)
  • 発表場所: St. Petersburg, Russia
  • 年月日: 20120917-20
• [学会発表] Simple, Analysis for Frequency Enhancement in Spin Transfer Oscillation (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiharu Mitsumata, Satoshi Tomita, Masaki Mizuguchi, Takeshi Seki
  • 学会等名: International, Magnetics Conference (INTERMAG 2012)
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 20120507-11
• [学会発表] 磁性ナノ粒子系におけるスピン波の制御とギルバート減衰定数の変化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三俣千春
  • 学会等名: 日本磁気学会 第180回研究会回研究会
  • 発表場所: 中央大学駿河台記念館(東京)
  • 年月日: 2011-10-21
  • 招待講演
• [学会発表] メタマテリアルにおける磁気共鳴状態の制御とダンピング定数 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三俣千春, 冨田知志
  • 学会等名: 第35回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ(新潟)
  • 年月日: 2011-09-29
• [備考]
  • URL: http://mswebs.naist.jp/LABs/optics/tomita/jpn/index_j.htm