非平衡グリーン関数を用いた微視的な量子スピンポンピング理論の構築

利用非平衡格林函数构建微观量子自旋泵浦理论

基本信息

批准号：
13J02747
负责人：
仲田光樹
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J02747/
关键词：
スピン流マグノン強磁性絶縁体スピントロニクス国際研究者交流(スイス)国際研究者交流(フランス)国際情報交換(スイス)国際情報交換(フランス)スピンポンピング国際研究者交流スイス国際情報交換フランス : アメリカ

项目摘要

本研究の最重要課題であった「非平衡グリーン関数に基づく微視的なスピンポンピング理論の構築」については初年度に達成することができた。そこで最終年度はその発展研究「準平衡マグノン凝縮中の超スピン流の電磁力学的制御方法の確立：幾何学的位相を活用して」についてバーゼル大学（スイス）に長期滞在し、Daniel Loss教授、 Pascal Simon教授（パリ11大学）、 Kevin A. van Hoogdalem博士と共同で研究を発展させた。強磁性絶縁体中の巨視的量子効果である「マグノン凝縮」はある種の「スピン波の超伝導体」と位置づけることができる。さらに従来の超伝導体にはない、磁気双極子であるマグノンに特有の特徴としてAharonov-Casher位相と呼ばれる一種のBerry位相が挙げられる。この種の幾何学的位相は電場を通じて制御可能であることに着目し、マグノン凝縮流、特に超スピン流の一種である永久マグノン凝縮流の電磁気的制御方法および直接検出方法を理論的に提案した。この研究は近年発展目覚ましいスピントロニクス（マグノニクス）分野で注目されている超スピン流の一種である`Magnon-Supercurrent'のさきがけとなるものである。現在はドイツのグループによって2015年に世界で初めて観測されたMagnon-Supercurrentの実験結果を踏まえ、「熱的Magnon-Supercurrent」の理論を構築している。マグノン凝縮状態は巨視的量子状態であり、情報の損失に対して安定であることが期待されるため、量子スピントロニクスデバイス開発へ向けての基礎研究にも大きく貢献することが期待される。現在はこれらの研究成果を糧に、更なる発展研究として「マグノン超流のac/dc変換機構」および「熱的マグノン流の熱磁気的性質」の微視的解明にも取り組んでおり、着実な成果を得ている。

这项研究最重要的目标“构建基于非平衡格林函数的微观自旋泵浦理论”在第一年就实现了。因此，在他的最后一年，他花了很长时间在瑞士巴塞尔大学进行了“建立准平衡磁振子凝聚体中超自旋电流的电动控制方法：利用几何拓扑”的进一步研究， Daniel Loss 教授和 Pascal Simon 教授（巴黎第十一大学）和 Kevin A. van Hoogdalem 博士合作开展了这项研究。 “磁振子凝聚”是铁磁绝缘体中的一种宏观量子效应，可以定位为一种“自旋波超导体”。此外，磁振子（磁偶极子）的一个独特特征是一种称为阿哈罗诺夫-卡舍尔相的贝里相，这在传统超导体中是不存在的。针对这种几何相位可以通过电场控制的事实，我们从理论上提出了磁振子凝聚流，特别是永磁子凝聚流（超自旋流的一种）的电磁控制方法和直接检测方法。这项研究是“磁振子超电流”的先驱，“磁振子超电流”是一种超自旋电流，在快速发展的自旋电子学（磁振子学）领域引起了人们的关注。目前，他正在根据德国研究小组于2015年在世界上首次观测到的磁力超流实验结果，建立“热力磁力超流”理论。磁振子凝聚态是一种宏观量子态，预计在信息丢失时保持稳定，因此有望为量子自旋电子器件发展的基础研究做出巨大贡献。基于这些研究成果，我们目前正在对“磁振子超流的交流/直流转换机制”和“热磁振子流的热磁特性”进行微观阐明，作为进一步的高级研究，我们正在取得重大成果。