2010 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Creation and control of spin current |
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19048015
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
永長 直人 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60164406)
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| Keywords | スピン流 / ベリー位相 / 光学活性 / トポロジカル絶縁体 |
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| Research Abstract |
スピン系の動的側面について以下の成果を得た。
1、保存則を満たす一般化したスピン密度、スピン流密度を理論的に構築できるかを検討し、その結果、非可換量子場の理論で発展してきた手法を応用することで、実際に保存量を作ることに成功した、,乱れたRashba系の数値シミュレーションを行い、確かに一般化した全スピンが保存していることを確かめた。さらに進んで、この保存則から導かれる新しい現象"スピン軌道エコー"の理論的提案を行った。これは、スピン軌道相互作用の強さを断熱的にゼロヘと変化させると、一度緩和したスピンが復活するというもので、この過程も数値シミュレーションによって実証することができた。これらはスピントロニクスにおけるスピン情報の保持という観点から最も基本的な知見である。
2、近藤効果がスピンホール効果を増強する可能性について検討した。金の中の鉄磁不純物の示す軌道依存近藤効果を量子モンテカルロ計篇を用いて調べ、スピン揺らぎがスピン軌道相互作用の効果を増強し、大きなスピンホール角をもたらすことを示した。この計算結果は、高梨グループの実験的研究と良い符合を示している。さらに進んでPtの不純物が表面近傍に存在したときに、同様の機構が働くことを第一原理状態計算と量子モンテカルロ計算を組み合わせることで明らかにした。この結果も高梨グループの最近の実験結果をよく説明することがわかった。これは、スピンホール効果の巨大化の指針を与えるものである。
3、3次元トポロジカル絶縁体の表面状態における磁性を理論的に検討した。ドメイン壁や渦糸構造が電荷を持つこと、磁性不純物によってすべての表面状態が局在することを見出した。前者は、電場による磁性制御の可能性を与えるもので、後者は従来困難とされてきたトポロジカル電気磁気効果の実現可能性を大きく進展させる成果である。
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