Exploration of novel material functions utilizing angular momentum conversion in symmetry-broken magnets

利用对称破缺磁体中的角动量转换探索新颖的材料功能

• 批准号: 21H01036
• 负责人: 小野瀬 佳文
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Tohoku University
• 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01036/
• 关键词: 角運動量; キラリティ; フォノン; 磁性体; マグノン; スピン

本研究課題では、空間反転対称性や時間反転対称性の破れによって顕在化した電子、フォノン（弾性波）、マグノンなどの角運動量の変換現象を研究することを目的としている。本年度は、様々なキラリティを持つ物質において期待されるスピンと電流の変換効果を探求した。その中で、らせん状に配列した磁気構造をもちキラリティが存在するヘリカル磁性体MnAu2において、キラリティに依存した電流誘起のスピン分極を、Pt電極に拡散させ逆スピンホール効果を利用することにより検出することに成功した。これは、伝導電子が局在スピンの方向を向かされながら伝搬することによってベリー位相を獲得することで生じる効果である。この効果を利用すると、ヘリカル磁性体のキラリティを外部磁場なしにプローブ出来ることから、ヘリカル磁性体をもとにしたスピントロニクスに貢献できる可能性がある。一方で、弾性波の角運動量に関する効果の開拓も行った。LiNbO3圧電体基板上にトポロジカルなフォノニック結晶として機能するハニカム格子に配列したピラーの周期構造を作製した。このピラーには左右に回転し角運動量を有する局在固有モードがあり、周期的に並べた場合その内部自由度に関するトポロジカルな性質が現れることで弾性波版の量子バレーホール効果が実現している。このデバイスにおける2.4GHz程度にあるエッジ状態をマイクロ波顕微鏡を用いてプローブすることに成功した。このような結果は、将来的に弾性波デバイスの高度化に貢献できる可能性がある。

The purpose of this study is to study the phenomenon of inverse symmetry in space and inverse symmetry in time. This year, we are looking forward to exploring the effects of the current transformation. The magnetic structure of the magnetic material MnAu2 depends on the current induced by the magnetic material and the Pt electrode. The direction of the electron beam is different from that of the electron beam. The possibility of using the magnetic material to make a contribution to the external magnetic field is discussed. The angular motion of a square wave is related to the development of the effect. LiNbO3 dielectric substrate is characterized by periodic structure of lattice arrangement. The amount of angular motion in the right and left directions is different from that in the right and left directions. This is a 2.4 GHz micro-mirror. The result of this is that there is a possibility that the future wave will increase.

项目成果

Nonreciprocal Transport and Its Inverse Effect in Noncentrosymmetric Magnets

非中心对称磁体中的非互易输运及其逆效应

• 发表时间: 2022
• 作者: 久保優介;石松直樹，殷小双，北村尚斗;河村直己，水牧仁一朗，野村龍一， 柿澤翔，角谷均，入舩徹男;Y. Nii
• 通讯作者: Y. Nii

時分解XMCDを用いた強磁性共鳴における磁化歳差運動の直接観測

使用时间分辨 XMCD 直接观察铁磁共振中的磁化进动

• 发表时间: 2022
• 作者: 石井祐太;山崎裕一;小塚裕介;Lustikova Jana;新居陽一;小野瀬佳文;中尾裕則;若林裕助
• 通讯作者: 若林裕助

Imaging an Acoustic Topological Edge Mode on a Patterned Substrate with Microwave Impedance Microscopy

• DOI: 10.1103/physrevapplied.19.014001
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: Physical Review Applied
• 影响因子: 4.6
• 作者: Y. Nii;Y. Onose

らせん磁性金属 MnAu2 におけるキラリティドメインに依存した非線形電気伝導

螺旋磁性金属 MnAu2 中手性域相关的非线性电导

• 发表时间: 2023
• 作者: 木元悠太;増田英俊;関剛斎;新居陽一;高梨弘毅;小野瀬佳文
• 通讯作者: 小野瀬佳文

Elastic study of electric quadrupolar correlation in the paramagnetic state of the frustrated quantum magnet Tb2+δTi2-δO7

受挫量子磁体Tb2+δTi2-δO7顺磁态电四极关联的弹性研究

• DOI: 10.1103/physrevb.105.094414
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Nii Y.;Hirokane Y.;Nakamura S.;Kabeya N.;Kimura S.;Tomioka Y.;Nojima T.;Onose Y.
• 通讯作者: Onose Y.