Spin transport in magnetic nanoparticles

磁性纳米颗粒中的自旋输运

• 批准号: 21K14519
• 负责人: 大柳 洸一
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14519/
• 关键词: スピン流; スピントロニクス; ナノ粒子; 磁性ナノ粒子

スピントロニクス分野では、電子の持つ電荷の自由度に加えスピンの自由度をも利用した電子デバイスの開発が行われている。本研究の目的は、様々な形状・物性を示す磁性ナノ粒子を用いた新たなスピントロニクス材料の開発やそこで発現するスピントロニクス現象の開拓である。本研究課題の目的達成のために本年度は以下の研究に取り組んだ。(1) 磁性微粒子からなるバルク焼結体の作製を行なった。今年度は、物質・材料研究機構の内田グループの装置を利用し、強磁性金属Co2MnGa微粒子を様々な条件で焼結することで多結晶試料を作製し、その磁気熱電性能を評価した。その結果、多結晶体にもかかわらず、単結晶試料に匹敵する磁気熱電変換性能を示すことがわかった。(2) ゆらぎの大きな常磁性体と金属薄膜からなる系において熱的にスピン流を生成する常磁性スピンゼーベック効果について実験的・理論的に研究をおこない、その原理を解明した。この知見は、強磁性ナノ粒子において発現する超常磁性状態の磁化を用いたスピンゼーベック効果の原理を理解する上で欠かすことができない重要な知見である。この成果はPhysical Review B誌に掲載された。(3) 自己組織化を用いて強磁性ナノ粒子の薄膜化を試みた。その結果、10nm程度の強磁性ナノ粒子が薄膜化する条件を絞り込むことができた。

在自旋电子学领域，除了电子所具有的电荷自由度之外，还利用自旋自由度的电子器件正在被开发。本研究的目的是利用具有各种形状和物理性质的磁性纳米粒子开发新型自旋电子材料，并探索其中发生的自旋电子现象。为了实现本研究项目的目的，今年我们进行了以下研究。 (1)制作由磁性微粒构成的块体烧结体。今年，我们使用国立材料科学研究所内田组的设备，通过在各种条件下烧结铁磁金属Co2MnGa细颗粒来制造多晶样品，并评估其磁热电性能。结果发现，尽管是多晶材料，但其表现出与单晶样品相当的磁热电转换性能。 （2）对顺磁自旋塞贝克效应（在由高涨落顺磁材料和金属薄膜组成的系统中热产生自旋电流）进行了实验和理论研究，并阐明了其原理。这些知识对于理解自旋塞贝克效应的原理至关重要，该效应利用铁磁纳米粒子中出现的超顺磁磁化状态。该成果发表在《Physical Review B》杂志上。 (3)我们尝试利用自组装技术制备铁磁纳米颗粒薄膜。其结果是，我们缩小了10nm左右的铁磁性纳米粒子薄膜化的条件范围。

项目成果

Transverse magneto-thermoelectric conversion in sintered Co2MnGa slab

烧结Co2MnGa板坯中的横向磁热电转换

• 发表时间: 2023
• 作者: Kenta Takamori;〇Koichi Oyanagi;Takumi Imamura;Ren Nagasawa;Krishnan Mahalingam;Takamasa Hirai;Satoru Kobayashi;Ken-ichi Uchida
• 通讯作者: Ken-ichi Uchida

Anomalous Ettingshausen effect in iron-carbon alloys

铁碳合金中的反常埃廷斯豪森效应

• DOI: 10.1063/5.0103248
• 发表时间: 2022
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Nagasawa Ren;Oyanagi Koichi;Hirai Takamasa;Modak Rajkumar;Kobayashi Satoru;Uchida Ken-ichi
• 通讯作者: Uchida Ken-ichi

Mechanism of paramagnetic spin Seebeck effect

顺磁自旋塞贝克效应的机理

• DOI: 10.1103/physrevb.107.014423
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Oyanagi Koichi;Takahashi Saburo;Kikkawa Takashi;Saitoh Eiji
• 通讯作者: Saitoh Eiji

Paramagnetic spin Hall magnetoresistance

顺磁自旋霍尔磁阻

• DOI: 10.1103/physrevb.104.134428
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Koichi Oyanagi;Juan M. Gomez-Perez;Xian-Peng Zhang;Takashi Kikkawa;Yao Chen;Edurne Sagasta;Andrey Chuvilin;Luis E. Hueso;Vitaly N. Golovach;F. Sebastian Bergeret;Felix Casanova;and Eiji Saitoh
• 通讯作者: and Eiji Saitoh