Conversion Mechanism of Spin and Mechanical Rotation

自转与机械旋转的转换机制

• 批准号: 20H01865
• 负责人: 前川 禎通
• 金额: $ 10.82万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01865/
• 关键词: スピントロ二クス; 粘性流体; スキルミオン; 表面弾性波; 磁気音響効果; スピン波; 非相反性; スピンメカトロニクス; スピントロニクス; 磁性薄膜; バーネット効果; ベリー位相; 流体力学; 電流渦; 磁気スキルミオン; 核磁気共鳴; フェリ磁性体; スピン回転結合; スピントロ二クス; 粘性流体; スキルミオン; 表面弾性波; 磁気音響効果; スピン波; 非相反性; スピンメカトロニクス; スピントロニクス; 磁性薄膜; バーネット効果; ベリー位相; 流体力学; 電流渦; 磁気スキルミオン; 核磁気共鳴; フェリ磁性体; スピン回転結合

角運動量保存則を用いて、力学回転の角運動量と物質中の様々な角運動量（スピン）との相互変換機構を明らかにし、「スピンメカトロニクス」分野を構築することが本研究の目的である。１９１５年にアインシュタイン達は磁性と回転運動の等価性を明らかにした。これは力学回転と電子の持つ角運動量（スピン）が角運動量保存則で繋がっていることを証明するものである。本研究では、物質の巨視的な回転に加えて、様々な力学回転と物質中のミクロな角運動量（スピン）との相互変換による新たな分野「スピンメカトロニクス」の構築を目指した。表面弾性波は回転運動（角運動量）を持つユニークな音波である。また、スマートフォンなど様々なデバイスに応用されている実用上も重要な固体励起の一つである。本研究では、表面弾性波と磁性薄膜のスピン波との相互作用に注目し、表面弾性波による磁気共鳴現象による非相反性を調べた。音波が一方向にのみ伝搬し、反対方向には伝搬しない現象を非相反性という。表面弾性波の角運動量はその伝搬方向によって角運動量が違う。一方、スピンの歳差運動（回転運動）は磁化の方向で決まっている。そのため、磁化の方向を決めると磁化の歳差運動と共鳴する表面弾性波はその伝搬方向に依存する。この表面弾性波と磁化の相互作用は、当研究代表者が１９７６年に理論的に提案したものである。この相互作用が、当研究協力者により実験的に検出された。今後、応用的にもその発展が期待される。

这项研究的目的是利用保护角动量的定律来阐明机械旋转的角动量与物质上各种角动量（旋转）之间的互转换机制，并构建“自旋机电机器”领域。 1915年，爱因斯坦和其他人揭示了磁性和旋转运动的等效性。这证明了电子的动态旋转和角动量（自旋）是通过角动量保护定律连接的。在这项研究中，我们旨在通过除物质的宏观旋转外，还通过各种机械旋转和微角动量（自旋）之间的互连来创建一个名为“自旋机械能力”的新领域。表面声波是具有旋转运动（角动量）的独特声波。它也是应用于智能手机等各种设备的实体激发的实际应用之一。在这项研究中，我们专注于表面声波与磁性薄膜的自旋波之间的相互作用，并研究了由表面声波引起的磁共振现象引起的非近代性。声波仅向一个方向传播而不是在相反方向上传播的现象称为非循环性。表面声波的角动量取决于传播方向。另一方面，自旋的进动（旋转运动）取决于磁化方向。因此，当确定磁化方向时，表面声波与磁化强度的进步取决于传播方向。 1976年，我们的主要研究人员在理论上提出了表面声波与磁化之间的这种相互作用。我们的研究合作者在实验中检测到了这种相互作用。预计将来会在应用程序中开发。