2019 Fiscal Year Final Research Report

Functional design of spin conversions

Planned Research

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Project Area	nano spin conversion science
Project/Area Number	26103006
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	Murakami Shuichi 東京工業大学, 理学院, 教授 (30282685)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	多々良源国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (10271529) Bauer Gerrit 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10620213) 前川禎通国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (60005973) 永長直人東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60164406)
Project Period (FY)	2014-07-10 – 2019-03-31
Keywords	スピンエレクトロニクス / 物性理論 / 磁性体 / スピン流
Outline of Final Research Achievements	As the theory group in the project “nano spin-conversion science”, we theoretically predicted various new phenomena in spin conversions. In particular, we constructed theories on mechanical torque generation by spin-current relaxation, on electricity generation in a liquid via spin current, on spin conversion and spin transport via susceptibility, on shift current by electromagnons in multiferroics, on nonreciprocal transport of phonons, on spin conversions in YIG and related materials, on generation of phonon angular momentum and its conversions to spins, and on spin structure and orbital angular momentum in chiral crystals. We also closely collaborate with experimental groups in the same project and provided them with proposals of experimental setups and interpretation of the experimental data.
Free Research Field	物性理論
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究でスピン変換に関わるさまざまな新現象を発見・探索し、またスピン変換現象に理論的な理解を与え、統一的な学理を与えることができた。スピン変換現象の多くは、単純で普遍的な構造・材料に発現しており、特殊な材料、複雑な構造、強磁場・高圧・極低温等の極端な環境を必要としないものが多い。そのため今後のさらなる研究の深化や他分野への波及効果、さらには応用の可能性も期待されるものが多い。例えば材料科学としては、多種多様な磁性体の物性を理解するために、スピン変換現象は好適な舞台であることを明らかにした。さらに液体や力学的トルク、フォノン等を、新たにスピン変換現象の舞台となることを示した。