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2013 年度 実績報告書

Spin Mechanics

研究課題

研究課題/領域番号 25247056
研究機関東北大学

研究代表者

BAUER Gerrit  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10620213)

研究分担者 野村 健太郎  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00455776)
高橋 三郎  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (60171485)
TRETIAKOV Oleg  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50643425)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2018-03-31
キーワードSpintronics / spin caloritronics / nanomechanics / nanomagnetism
研究実績の概要

In the first year of the project, we focused on several key parameters that affect spin mechanics, i.e. the coupling between the magnetization and the lattice in nanoscale heterostructures. The interaction of a spin heat accumulation was found to be dominated by electron-phonon scattering and not by the spin-orbit interaction by comparing the experiments that for the first time identified the concept of a spin temperature. We developed the theory of the spin Hall magnetoresistance, the ac spin Hall effect, and expose the relation between the optical Stark and inverse Faraday effects. We modelled the spin Seebeck, spin Peltier effects, found an important role for the magnon-phonon interaction. We also proposed and modelled spin Seebeck thermoelectric generators.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

A slight delay in the start-up of the project was caused by problems to find suitable post-doc to support the project goal.

今後の研究の推進方策

We will carry out research in the line of the project purpose in magnetic heterostructures, studying the magnetization dynamics and its interaction with the lattice via spin-orbit interactions. To this end, we (i)Address the coupling of spin and mechanical angular momentum by solving the Landau-Lifshitz (LL) equation coupled to the lattice for better understanding of ultrasound actuation of magnetization dynamics, also in the parametric pumping regime. (ii)Develop the theory of ac-spin transfer torque ferromagnetic resonance in bilayers with magnetic insulators and compare with experiments. (iii)Study the statistical fluctuation in magnetic heterostructures (spin noise) and compare with experiments. (iv)Develop the theory and understanding of light-induced dynamics. (v)Study the effects of the magnon-phonon interaction on the spin Peltier effect.

  • 研究成果

    (39件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 15件、 謝辞記載あり 15件) 学会発表 (24件) (うち招待講演 20件)

  • [雑誌論文] Spin Seebeck power generators2014

    • 著者名/発表者名
      Cahaya, AB, Tretiakov, OA, Bauer, GEW
    • 雑誌名

      APPLIED PHYSICS LETTERS

      巻: 104 ページ: 042402-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4863084

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Giant enhancement of spin pumping in the out-of-phase precession mode2014

    • 著者名/発表者名
      S. Takahashi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 104 ページ: 052407-1-5

    • DOI

      10.1063/1.4863961

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnon, phonon, and electron temperature profiles and the spin Seebeck effect in magnetic insulator/normal metal hybrid structures2013

    • 著者名/発表者名
      Zhou, Y, Jiao, HJ, Chen, YT, Bauer, GEW, Xiao, J
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 88 ページ: 184403-1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.184403

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental Test of the Spin Mixing Interface Conductivity Concept2013

    • 著者名/発表者名
      Weiler, M, Althammer, M, Schreier, M, Lotze, J, Pernpeintner, M, Meyer, S, Huebl, H, Gross, R, Kamra, A, Xiao, J, Chen, YT, Jiao, HJ, Bauer, GEW, Goennenwein, STB
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW LETTERS

      巻: 111 ページ: 176601-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.111.176601

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Angular and linear momentum of excited ferromagnets2013

    • 著者名/発表者名
      Yan, P, Kamra, A, Cao, YS, Bauer, GEW
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 88 ページ: 144413-1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.144413

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin heat accumulation and spin-dependent temperatures in nanopillar spin valves2013

    • 著者名/発表者名
      Dejene, FK. Flipse, J. Bauer, GEW. van Wees, BJ
    • 雑誌名

      NATURE PHYSICS

      巻: 8 ページ: 635-638

    • DOI

      10.1038/NPHYS2743

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnon, phonon, and electron temperature profiles and the spin Seebeck effect in magnetic insulator/normal metal hybrid structures2013

    • 著者名/発表者名
      Schreier, M, Kamra, A, Weiler, M , Xiao, J, Bauer, GEW, Gross, R, Goennenwein, STB
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 88 ページ: 094410-1-13

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.094410

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Theory of spin Hall magnetoresistance2013

    • 著者名/発表者名
      Y.-T. Chen, S. Takahashi, H. Nakayama, M. Althammer, S. T. B. Goennenwein, E. Saitoh, and G. E. W. Bauer
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 87 ページ: 144411-1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.87.144411

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin Hall magnetoresistance induced by a non-equilibrium proximity effect2013

    • 著者名/発表者名
      H. Nakayama, M. Althammer, Y.-T. Chen, K. Uchida, Y. Kajiwara, D. Kikuchi, T. Ohtani, S. Geprags, M. Opel, S. Takahashi, R. Gross, G. E. W. Bauer, S. T. B. Goennenwein, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 110 ページ: 206601-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.110.206601

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin torque transistor revisited2013

    • 著者名/発表者名
      T. Chiba, G. E. W. Bauer, and S. Takahashi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 102 ページ: 192412-1-5

    • DOI

      10.1063/1.4806982

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Zeeman-type spin splitting controlled by an electric field2013

    • 著者名/発表者名
      H. Yuan, M. S. Baharamy, K. Morimoto, S. Wu, K. Nomura, B.-J. Yang, H. Shimotani, R. Suzuki, M. Toh, C. Kloc, X. Xu R. Arita, N. Nagaosa, Y, Iwasa
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 9 ページ: 563-569

    • DOI

      10.1038/nphys2691

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Criticality of the metal-topological insulator transition driven by disorder2013

    • 著者名/発表者名
      A. Yamakage, K. Nomura, K.-I. Imura, Y. Kuramoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 87 ページ: 205141-1-11

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.87.205141

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Strong Coupling Expansion in a Correlated Three-Dimensional Topological Insulator2013

    • 著者名/発表者名
      A. Sekine, T. Z. Nakano, Y. Araki, K. Nomura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 87 ページ: 165142-1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.87.165142

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electron Correlation Induced Spontaneous Symmetry Breaking and Weyl Semimetal Phase in a Strongly Spin-Orbit Coupled System2013

    • 著者名/発表者名
      A. Sekine, K. Nomura
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 82 ページ: 033702-1-4

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.033702

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin resonance in a Luttinger liquid with spin-orbit interaction2013

    • 著者名/発表者名
      O. A. Tretiakov, K. S. Tikhonov and V. L. Pokrovsky
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 88 ページ: 125143-1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.125143

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ゼロギャップ半導体のスピン物性とワイル半金属相2014

    • 著者名/発表者名
      野村健太郎
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会 領域4チュートリアル講演
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県平塚市)
    • 年月日
      2014-03-28
    • 招待講演
  • [学会発表] 強磁性絶縁体/金属/強磁性絶縁体の3層構造における交流誘起スピンポンピング2014

    • 著者名/発表者名
      高橋三郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県平塚市)
    • 年月日
      2014-03-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Hall magnetoresistance and spin pumping in a trilayer with magnetic insulators2014

    • 著者名/発表者名
      Saburo Takahashi, Takahiro Chiba, Gerrit Bauer
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県相模原市)
    • 年月日
      2014-03-17
  • [学会発表] Theory of spin torque resonance for magnetic insulators2014

    • 著者名/発表者名
      千葉貴裕,Gerrit Bauer,高橋三郎
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県相模原市)
    • 年月日
      2014-03-17
  • [学会発表] Topologically Protected Domain-Wall Dynamics in Ferromagnets and Antiferromagnets2014

    • 著者名/発表者名
      Oleg Tretiakov
    • 学会等名
      condensed matter physics seminar
    • 発表場所
      University of Nebraska - Lincoln, NE (USA)
    • 年月日
      2014-03-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermoelectric power generators based on topological insulators and spin Seebeck devices2014

    • 著者名/発表者名
      Oleg Tretiakov
    • 学会等名
      Nebraska Center for Materials and Nanoscience Seminar
    • 発表場所
      University of Nebraska, Lincoln, NE (USA)
    • 年月日
      2014-03-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Theory of spin Hall magnetoresistance (SMR) and related phenomena2014

    • 著者名/発表者名
      Bauer, GEW
    • 学会等名
      March Meeting of the APS
    • 発表場所
      Denver (USA)
    • 年月日
      2014-03-04 – 2014-03-07
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermal current induced orbital angular momentum in topological states2014

    • 著者名/発表者名
      野村健太郎
    • 学会等名
      REIMEI Workshop on Spin Currents and Related Phenomena 2014
    • 発表場所
      Institut Laue-Langevin (France)
    • 年月日
      2014-02-13
    • 招待講演
  • [学会発表] Static and dynamic properties of spin transport in magnetic insulator/metal/magnetic insulator trilayer system2014

    • 著者名/発表者名
      Saburo Takahashi
    • 学会等名
      Reimei International Workshop
    • 発表場所
      ILL, Grenoble (France)
    • 年月日
      2014-02-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Electron Spin Resonance in Quantum Wires with Spin-Orbit Coupling2014

    • 著者名/発表者名
      Oleg Tretiakov
    • 学会等名
      condensed matter physics seminar
    • 発表場所
      RIKEN, Wako, Saitama (Japan)
    • 年月日
      2014-02-03
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Flip Resonance in Spin-Orbit Split Quantum Wires2013

    • 著者名/発表者名
      Oleg Tretiakov
    • 学会等名
      KITP Program "Spintronics 2013"
    • 発表場所
      KITP, UC, Santa Barbara, CA (USA)
    • 年月日
      2013-11-01 – 2013-12-20
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum Cross-Correlated Responses of Topological Matters2013

    • 著者名/発表者名
      野村健太郎
    • 学会等名
      International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries 2013
    • 発表場所
      Culture Resort Festone, Giowan City, Okinawa (Japan)
    • 年月日
      2013-10-22 – 2013-10-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Topologically Protected Domain-Wall Dynamics in Ferromagnets and Antiferromagnets2013

    • 著者名/発表者名
      Oleg Tretiakov
    • 学会等名
      International Workshop on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries 2013
    • 発表場所
      Culture Resort Festone, Giowan City, Okinawa (Japan)
    • 年月日
      2013-10-22 – 2013-10-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin and Heat Transport through Interfaces between Metals and Magnetic Insulators2013

    • 著者名/発表者名
      Bauer, GEW
    • 学会等名
      60th International Symposium and Exhibition of the American Vacuum Society
    • 発表場所
      Long Beach (USA)
    • 年月日
      2013-10-21 – 2013-11-01
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Transfer - from Freshman Mechanics to Killer Application2013

    • 著者名/発表者名
      Bauer, GEW
    • 学会等名
      KITP Program on Spintronics: Progress in Theory, Materials, and Devices
    • 発表場所
      Santa Barbara (USA)
    • 年月日
      2013-09-30 – 2013-10-21
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁性絶縁体/金属多層膜におけるスピンホール磁気抵抗効果2013

    • 著者名/発表者名
      高橋三郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      徳島大学三島キャンパス(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2013-09-25
  • [学会発表] Spin Caloritronics2013

    • 著者名/発表者名
      Bauer, GEW
    • 学会等名
      2013 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • 発表場所
      Hilton Fukuoka Sea Howk, Fukuoka (Japan)
    • 年月日
      2013-09-24 – 2013-09-27
    • 招待講演
  • [学会発表] スピン流により駆動される磁気抵抗効果:スピンHall磁気抵抗効果2013

    • 著者名/発表者名
      中山裕康,Matthias Althammer,Yan-Ting Chen,内田健一,梶原瑛祐,菊池大介,大谷隆史,Stephan Gepraegs,Matthias Opel,高橋三郎,Rudolf Gross,Gerrit Bauer, Sebastian Goennenwein,齊藤英治
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田部キャンパス(京都府京田部市)
    • 年月日
      2013-09-20
  • [学会発表] Topologically Protected Domain-Wall Dynamics in Ferromagnets and Antiferromagnets2013

    • 著者名/発表者名
      Oleg Tretiakov
    • 学会等名
      SpinNet Minisymposium on Spintronics
    • 発表場所
      JGU Mainz (Germany)
    • 年月日
      2013-09-06
    • 招待講演
  • [学会発表] YIG/Pt heterostructures2013

    • 著者名/発表者名
      Bauer, GEW
    • 学会等名
      Joint European Magnetic Symposia (JEMS)
    • 発表場所
      Rhodos (Greece)
    • 年月日
      2013-08-26 – 2013-08-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Domain-Wall Dynamics in Ferromagnets and Antiferromagnets2013

    • 著者名/発表者名
      Oleg Tretiakov
    • 学会等名
      JEMS 2013 Conference
    • 発表場所
      Rhodes (Greece)
    • 年月日
      2013-08-26 – 2013-08-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Flip Resonance in Spin-Orbit Split Quantum Wires2013

    • 著者名/発表者名
      Oleg Tretiakov
    • 学会等名
      MSD seminar
    • 発表場所
      Argonne National Lab, Argonne, IL (USA)
    • 年月日
      2013-08-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Domain-Wall Dynamics in Ferromagnets and Antiferromagnets2013

    • 著者名/発表者名
      Oleg Tretiakov
    • 学会等名
      plenary talk at the 3rd Interna- tional Conference on Theoretical Physics "Theoretical Physics and its Applications"
    • 発表場所
      Moscow (Russia)
    • 年月日
      2013-06-24 – 2013-06-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Ferromagnetic insulator2013

    • 著者名/発表者名
      Bauer, GEW
    • 学会等名
      Spin Caloritronics V
    • 発表場所
      Columbus (USA)
    • 年月日
      2013-05-12 – 2013-05-15
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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