カイラリティの誘起する新奇なスピン輸送現象の解明

阐明手性引起的新型自旋输运现象

• 批准号: 22KJ0856
• 负责人: 鈴木 裕太
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0856/
• 关键词: スピン電荷変換; エーデルシュタイン効果; 逆エーデルシュタイン効果; ボルツマン輸送方程式; スピン緩和時間; スピン拡散長; オンサーガーの相反定理; カイラル誘起スピン選択性

本研究課題では、カイラルな結晶構造をもつ非磁性金属でのスピン輸送現象に注目し、界面でのスピン電荷変換および電流誘起磁化に伴うスピン偏極の長距離性の理論的解明を目標としている。このように固体物理の立場からカイラリティとスピン伝導の関係を探索することは、広く有機分子から超伝導体に至るまで報告されているカイラル誘起スピン選択性への理解を深める上で意義深い。本年度は、カイラル金属でのスピン緩和・スピン拡散および界面でのスピン電荷変換を、緩和時間近似を超えたボルツマン輸送方程式の立場から定式化し、次の3つの成果を得た。(a)スピン依存化学ポテンシャルの描像に頼らない、スピン緩和時間およびスピン拡散長の自然な定義を与えた。これらの定義はスピンが擬保存量とみなせないような強いスピン軌道結合下においても妥当となる点で重要である。特に、スピン拡散長に関しては従来よりも一般化されたスピン成分・拡散方向ごとのスピン拡散長を定義した点で新しい。(b)有限の厚みをもつ非磁性金属とカイラル金属との接合系においてエーデルシュタイン効果を扱い、電流スピン流間の変換効率およびその他の輸送係数の解析的な表式を網羅的に与えた。(c)界面を介して生じた正・逆エーデルシュタイン効果間に成り立つオンサーガーの相反定理を明らかにした上、転送行列の手法によって両効果を交差応答の形式に整理した。成果(b)および(c)は、これまで現象論的に扱われてきた界面でのスピン電荷変換の機構を明白にした点で意義をもつ。また、これら3つの成果を補完するものとして、スピン分裂した2バンド模型にボルツマン方程式が適用できる条件を、微視的な非平衡グリーン関数の手法から裏付ける研究も行った。これらの研究結果に関して3件の口頭発表と3件のポスター発表を行い、成果をまとめた論文はPhysical Review B誌で出版されている。

The purpose of this study is to clarify the theoretical explanation of the long-distance property of the polarization of non-magnetic metals by focusing on the transport phenomenon of non-magnetic metals, the charge transition of interfaces and the current-induced magnetization. This paper discusses the relationship between solid state physics and organic molecules, and reports on the relationship between organic molecules and superconductors. This year, we obtained the results of the third phase of the transport equation. (a)The description of a chemical substance depends on the nature of the substance. The definition of the term is to preserve the quantity of the orbit. The first step is to generalize the composition of the film and to define the film. (b)The finite thickness of the non-magnetic metal and the metal bonding system are included in the table for the analysis of the transfer coefficient between the current and the non-magnetic metal. (c)The interface is generated by positive and negative results, and the opposite theorem is generated by positive and negative results. Results (b) and (c) show that the phenomenological theory is the basis for understanding the mechanism of charge transformation. The results of this study are as follows: (1) The conditions for the application of the equation and the non-equilibrium method of the Weishi app are as follows: The results of this research were published in Physical Review B.

项目成果

カイラル金属界面でのスピン輸送現象

手性金属界面的自旋输运现象

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木裕太;加藤雄介
• 通讯作者: 加藤雄介

Spin Polarization, Spin Diffusion, and Spin-Charge Conversion in Chiral Metals

手性金属中的自旋极化、自旋扩散和自旋电荷转换

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木裕太;加藤雄介;Y. Suzuki and Y. Kato;Y. Suzuki and Y. Kato
• 通讯作者: Y. Suzuki and Y. Kato

量子輸送方程式によるカイラル金属バルクでのスピン輸送の記述

使用量子输运方程描述块体手性金属中的自旋输运

• 发表时间: 2023
• 作者: 鈴木裕太;加藤雄介
• 通讯作者: 加藤雄介

カイラル金属表面でのスピン輸送と電流スピン流変換

手性金属表面上的自旋输运和电流自旋电流转换

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木裕太;加藤雄介
• 通讯作者: 加藤雄介

Spin relaxation, diffusion, and Edelstein effect in chiral metal surface

手性金属表面的自旋弛豫、扩散和埃德尔斯坦效应

• DOI: 10.1103/physrevb.107.115305
• 发表时间: 2023
• 期刊: Phys. Rev. B
• 作者: Y. Arai;K. Kuroda;T. Nomoto;Z. H. Tin;S. Sakuragi;C. Bareille;S. Akebi;K. Kurokawa;Y. Kinoshita;W.-L. Zhang;S. Shin;M. Tokunaga;H. Kitazawa;Y. Haga;H. S. Suzuki;S. Miyasaka;S. Tajima;K. Iwasa;R. Arita and T. Kondo;上田有輝;上田有輝;Yuta Suzuki and Yusuke Kato
• 通讯作者: Yuta Suzuki and Yusuke Kato