Quantum theory on the magnonic Wiedemann-Franz law

波波子维德曼-弗朗茨定律的量子理论

• 批准号: 22K03519
• 负责人: 仲田 光樹
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03519/
• 关键词: マグノン; 量子物性; 熱磁気物性; Wiedemann-Franz則; 磁性絶縁体; スピントロニクス; マグノニクス; 量子輸送物性; 量子ゆらぎ物性; マグノン; 量子物性; 熱磁気物性; Wiedemann-Franz則; 磁性絶縁体; スピントロニクス; マグノニクス; 量子輸送物性; 量子ゆらぎ物性

本研究課題の目的は、スピン波を量子化したマグノンに宿る量子物性を解明し、従来の古典的スピントロニクスを量子スピントロニクスに昇華させることである。本年度は、マグノンの熱磁気物性である「マグノンWiedemann-Franz則」だけでなく、その量子物性である「マグノン・カシミア効果」に着目して研究を行った。そして特に次の2つの研究実績を得た。研究実績1) マグノンWiedemann-Franz則 [K. Nakata et al., PRB (2015)]を非線形応答領域へ拡張することに成功した。特に、線形応答領域で確立されたマグノンWiedemann-Franz則が非線形応答領域において破れることを解明した。この研究成果を、Phys. Rev. B誌から出版した。研究実績2) マグノン量子場の量子真空ゆらぎによる量子効果「マグノン・カシミア効果」を理論的に解明した。有限体積中の量子場の真空ゆらぎによって生じるカシミア効果は、古典力学には対応物が存在しないという意味において量子効果といえる。これまでカシミア効果は主に光子系を舞台に研究されてきたが、量子場の理論の観点から鑑みると、カシミア効果に類似の量子現象は、ゼロ点エネルギーを伴う他の量子場によっても創出されることが期待できる。そこで本研究では、反強磁性体だけでなくフェリ磁性体中のスピン波を量子化したマグノンの量子場に着目し、マグノン量子場の量子真空ゆらぎによる量子効果「マグノン・カシミア効果」を理論的に解明した。特に、酸化クロム(III)とYIGの薄膜に着目し、各々のマグノン・カシミア効果の性質を明らかにした。本研究の成果は、カシミア効果の工学的応用を目指す「カシミアエンジニアリング」の基礎学理の構築に大きく貢献することが期待される。この研究成果を、Phys. Rev. Lett.誌から出版した。

该研究主题的目的是阐明量化自旋波的镁质物质的量子物理特性，并将常规的经典旋转型物升华为量子旋转型。今年，我们不仅进行了研究，不仅关注了木元素Wiedemann-Franz定律，该法是镁的热磁特性，而且还关注了磁蛋白羊绒效应，即其量子性能。特别是，我们已经取得了两个研究结果：研究结果1）我们成功扩大了Wiedemann-Franz规则[K. Nakata等人，PRB（2015）]到非线性响应区域。特别是，发现在线性响应区域中建立的镁Wiedemann-Franz规则在非线性响应区域被损坏。该研究发现由《物理学杂志》发表。 Rev. B.研究结果2）我们从理论上解释了由于镁量量子场中的量子真空波动而引起的量子效应“镁羊绒效应”。从有限体积的量子场中的真空波动引起的羊绒效应可以称为量子效应，而经典力学中没有对应物。到目前为止，羊绒效应主要是在光子系统中研究的，但是从量子场理论的角度来看，量子现象与羊绒效应相似，可以由零点能量的其他量子场创建。因此，在这项研究中，我们专注于镁的量子场，该量子量化了铁磁体中的自旋波以及抗磁磁体，理论上阐明了量子效应“镁吊纸效应”，这是由于镁量子量子量的量子真空波动而引起的。特别是，我们关注铬（III）氧化物和YIG的薄膜，并揭示了每种镁施用效应的特性。预计这项研究的结果将为羊绒工程的基本理论的建设做出重大贡献，该理论旨在将羊绒效应应用于工程师。这项研究发现是由杂志物理学出版的。莱特牧师。