Theoretical study of transport in solids based on hydrodynamic description

基于流体动力学描述的固体输运理论研究

• 批准号: 21H01034
• 负责人: 多々良 源
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01034/
• 关键词: スピン輸送; 流体方程式; スピンホール効果; 有効ゲージ場; マグノン; スピントロニクス; 流体理論; スピン起電力; 電子流体; カイラリティ; 線形応答理論

1). スピン軌道相互作用する伝導電子系に対して行った昨年度までの解析では、電子スピンと電流の渦度の結合（スピンー渦結合）がスピンホール効果の原因であることが明らかになった。この事実の発展例として、ラシュバ型のスピン軌道相互作用の場合に、スピン流生成は起きないにもかかわらずスピン密度生成は起こることを共同研究者との理論解析により示した。このことは従来のスピン流生成を基本とするスピンホール効果の解釈の限界を示しており、スピンー渦結合に基づく理解が物理的に自然であることを示している。2).金属強磁性体をとりあげ、マグノン電子混合系の輸送理論の理論解析を進めた。マグノンの吸収と放出、さらに散乱により電子が受ける力の微視的計算を行った。温度とともにそれらがどう変わるかを明らかにした。これは磁性金属でマグノンにより発生する起電力として観測可能な量である。解析においては、マグノンと電子の多粒子伝搬過程の計算法に新しい手法を確立することができた。複合伝搬関数も、非平衡グリーン関数の記法の上で単独粒子の伝搬関数と全く同様な構造を持っていることが明らかになり、それを用いて多粒子伝搬過程の計算を効率よく行う方法を編み出した。このことは多種の相互作用系の解析に役立つと思われる。3). カイラル電子系において電流印加によりスピンや角運動量が生成される現象において、その効果が到達する距離の理論解析を行った。結果として、電流とカイラル性が協調して起きる現象であるため電流がない部位ではスピン拡散長という短い距離で誘起スピン密度は減衰することがわかった。ある実験において最近この到達距離はマクロに長いという結果が示唆されているが、現在の解析によりその実験の説明をすることはできなかった。

1). ス ピ ン orbital interaction す る 伝 guide an electronics に し seaborne て line っ た yesterday annual ま で の parsing で は, electronic ス ピ ン と current の vorticity の combination (ス ピ ン ー vortex) が ス ピ ン ホ ー ル unseen fruit の reason で あ る こ と が Ming ら か に な っ た. こ の things be の 発 exhibition cases と し て, ラ シ ュ バ type の ス ピ ン orbital interaction の に, ス ピ ン flow generated は up き な い に も か か わ ら ず ス ピ ン density generated は up こ る こ と を together researchers と の theory analytical に よ り shown し た. こ の こ と は 従 to の ス ピ ン flow generated を basic と す る ス ピ ン ホ ー ル unseen fruit の solution 釈 の limit を shown し て お り, ス ピ ン ー vortex combining に base づ く understand が physical に natural で あ る こ と を shown し て い る. 2). Metallic strong magnetic body をと をと あげ あげ, をと グノ <e:1>, <s:1> electron mixed system <s:1> transport theory <e:1> theoretical analysis を into めた. The calculation of the microscopic effect of ける force <e:1> on ける electrons by と グノ <e:1> と absorbed と released and さらに scattered によ <e:1> electrons が を rows った. Temperature とと とと にそれらが う う う changes わる を を brightness ら に に た た た. こ れ は magnetic metal で マ グ ノ ン に よ り 発 raw す る up power と し て 観 survey may な で あ る. Parsing に お い て は, マ グ ノ ン と electronic の multiparticle 伝 に new calculation method of moving process の し い gimmick を establish す る こ と が で き た. Composite 伝 move masato も, non-equilibrium グ リ ー ン masato の の notation by the number of で 単 particles alone の 伝 move masato number と full く with others な tectonic を hold っ て い る こ と が Ming ら か に な り, そ れ を with い て multiparticle 伝 move process の calculation を sharper rate よ く line う を weaving み from し た. The analysis of multiple <s:1> interaction systems に is based on the theory of に と と and the thought of われる. 3). カ イ ラ ル an electronics に お い て current Inca に よ り ス ピ ン や Angle exercise が generated さ れ る phenomenon に お い て, そ の unseen fruit が reach す る line distance の theory analytical を っ た. Results と し て, current と カ イ ラ ル sex が coordination し て up き る phenomenon で あ る た め current が な い parts で は ス ピ ン company, taking long と い う short distance い で induced ス ピ ン density は damping す る こ と が わ か っ た. あ る be 験 に お い て in recent こ の reach distance は マ ク ロ に long い と い が う results show stopping さ れ て い る が, now の analytic に よ り そ の be 験 の illustrate を す る こ と は で き な か っ た.

项目成果

Martin-Luther-Universitat Halle-Wittenbe/GermanyRzeszow University of Technology(ポーランド)

马丁路德大学哈雷维滕比/德国热舒夫工业大学（波兰）

Calculation of the magnon drag force induced by an electric current in ferromagnetic metals

铁磁金属中电流引起的磁振子曳力的计算

• DOI: 10.1103/physrevb.106.134435
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review Journals
• 作者: Ryui Kaneko;Ippei Danshita;Hiroshi Funaki and Gen Tatara
• 通讯作者: Hiroshi Funaki and Gen Tatara

University of Mainz(ドイツ)

美因茨大学（德国）

Nonlocality of Electrically-Induced Spin Accumulation in Chiral Metals

手性金属中电致自旋累积的非定域性

• DOI: 10.7566/jpsj.91.073701
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: 久保田卓実;石川遥登;髙田智史;Tatara Gen
• 通讯作者: Tatara Gen

[1]Spin Hall Response at Finite Wave Vector in Ferromagnets

[1]铁磁体中有限波矢量的自旋霍尔响应

• DOI: 10.7566/jpsj.91.034705
• 发表时间: 2022
• 期刊: J. Phys. Soc. Jpn
• 作者: 大山研司;林好一;Tatara Gen
• 通讯作者: Tatara Gen