発表のポイント

• 磁気の流れ「スピン流」の生成メカニズムの情報をスピン流雑音から引き出す理論を構築。
• スピン流雑音測定からマイクロ波照射による発熱量を決定する手法の発見。
• スピン流の高効率制御技術開発への貢献が期待。

概要

東北大学材料科学高等研究所（AIMR）の松尾衛助教（兼ERATO齊藤スピン量子整流プロジェクト?核ダイナミクスグループリーダー）、日本原子力研究開発機構先端基礎研究センターの大沼悠一研究員、同センターの前川禎通センター長、東京大学物性研究所加藤岳生准教授らの研究グループは、スピン流雑音の基礎理論を構築し、スピン流生成に伴って試料に発生する熱量をスピン流雑音測定から決定する手法を発見しました。

電子は電気の性質である電荷と磁気の性質であるスピンを持っています。電荷の流れである電流に比べて、磁気の流れ「スピン流」はジュール熱によるエネルギー散逸が抑えられるために、スピン流を利用した省電力電子技術の研究が盛んに行われています。このような省電力電子技術で重要となるのが、スピン流制御に伴う熱の発生機構を特定し精密に測定する技術です。今回研究グループが着目したのは、マイクロ波照射を使ったスピン流生成法です。金属と磁性体の二層膜試料にマイクロ波を照射することでスピン流が作られることが知られていますが、実際にマイクロ波を照射すると試料は発熱するために、観測されるスピン流信号には、発熱に由来するスピン流の信号が混ざります。マイクロ波照射によるスピン流生成機構を精密に調べるためにも、この発熱の効果を分離する方法が望まれていました。本研究では、スピン流の時系列データに含まれる雑音「スピン流雑音」を測定することによって、マイクロ波照射による試料の発熱量を決定し、信号を分離する理論手法を発見しました。これによって、スピン流の生成メカニズムを精密に調べることが可能となり、スピン流の高効率制御技術と省電力電子技術の発展につながることが期待されます。本成果は、近日中に、米国物理学誌「Physical Review Letters（フィジカル?レビュー?レターズ）」オンライン版に公開されます。

金属と磁性体の二層膜試料におけるスピン流生成。(a) スピンゼーベック効果。磁性体を温めて熱流を流すことで、磁性体中のスピン(S)が励起され、スピン流が生成される。(b)スピンポンピング。試料にマイクロ波を照射すると磁性体中のスピン(S)が励起され、スピン流が生成される。実際のマイクロ照射実験では、マイクロ波照射によって試料自体が温められてしまうために、実験で測定されるスピン流信号には、スピンポンピングだけでなくスピンゼーベック効果由来のスピン流信号が重なり合う。このため、二つのスピン流生成メカニズムを特定するのが困難であった。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

東北大学材料科学高等研究所（AIMR）
助教　松尾　衛
TEL：022-217-6238
E-mail：mamoru.matsuo.e8*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

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東北大学材料科学高等研究所（AIMR）
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西山　信行?清水　修
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