高温超伝導スピントロニクスの開拓

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2022年度は、高温超伝導体中のスピン輸送を調べることを目的とした酸化物の超伝導体/強磁性体のナノ構造の作製と低温(1.5K)かつ高周波(40GHz以上)で強磁性共鳴の研究を行うためのシステムの構築を行った。d波の超伝導ギャップの対称性を有する高温超伝導体のみならず、s波の対称性を有する酸化物超伝導体を用いて、強磁性体から超伝導体中に侵入する磁気秩序(交換磁場)の測定を行ったところ、超伝導ギャップが異方的になる(d波に近づく)につれて、超伝導体中に磁気秩序が長距離で侵入することが見出された。これは超伝導ギャップの大きさが実効的に小さくなるd波のノード部分に由来するものであると考えられ、d波対称性を有する高温超伝導体が磁気秩序の長距離伝搬に適していることを実証する結果となった。超伝導体中において磁気秩序をコヒーレンス長を上回るスケールで伝送可能であることを示す本研究成果は、高温超伝導体を用いたスピントロニクスデバイスに特有の機能として期待される。国際共同研究に関しては、英国ケンブリッジ大学のJason Robinson教授やイタリア・サレルノ大学のMario Cuoco教授とオンラインのみならず海外で直接議論を進める機会を設け上記の研究成果の理論をはじめとしたディスカッションを行った。また低温高周波測定に関しては、韓国UNISTのDr. Mi-Jin Jinの研究室に短期訪問し、ノウハウを得ることによってセットアップを行った。また、集束イオンビームを用いた微細構造超伝導体研究の最先端の研究者であるUniversity of California, RiversideのShane Cybart先生に来日していただく機会を設け、トンネル接合を用いた高温超伝導体/強磁性体界面での状態密度分析に関する共同研究を開始した。