Spin transport in magnetic nanoparticles

スピントロニクス分野では、電子の持つ電荷の自由度に加えスピンの自由度をも利用した電子デバイスの開発が行われている。本研究の目的は、様々な形状・物性を示す磁性ナノ粒子を用いた新たなスピントロニクス材料の開発やそこで発現するスピントロニクス現象の開拓である。本研究課題の目的達成のために本年度は以下の研究に取り組んだ。(1) 磁性微粒子からなるバルク焼結体の作製を行なった。今年度は、物質・材料研究機構の内田グループの装置を利用し、強磁性金属Co2MnGa微粒子を様々な条件で焼結することで多結晶試料を作製し、その磁気熱電性能を評価した。その結果、多結晶体にもかかわらず、単結晶試料に匹敵する磁気熱電変換性能を示すことがわかった。(2) ゆらぎの大きな常磁性体と金属薄膜からなる系において熱的にスピン流を生成する常磁性スピンゼーベック効果について実験的・理論的に研究をおこない、その原理を解明した。この知見は、強磁性ナノ粒子において発現する超常磁性状態の磁化を用いたスピンゼーベック効果の原理を理解する上で欠かすことができない重要な知見である。この成果はPhysical Review B誌に掲載された。(3) 自己組織化を用いて強磁性ナノ粒子の薄膜化を試みた。その結果、10nm程度の強磁性ナノ粒子が薄膜化する条件を絞り込むことができた。

スピントロニクス分野では、電子の持つ電荷の自由度に加えスピンの自由度をも利用した電子デバイスの開発が行われている。本研究の目的は、様々な形状・物性を示す磁性ナノ粒子を用いた新たなスピントロニクス材料の開発やそこで発現するスピントロニクス現象の開拓である。本研究課題の目的達成のために本年度は以下の研究に取り組んだ。(1) 磁性微粒子からなるバルク焼結体の作製を行なった。今年度は、物質・材料研究機構の内田グループの装置を利用し、強磁性金属Co2MnGa微粒子を様々な条件で焼結することで多結晶試料を作製し、その磁気熱電性能を評価した。その結果、多結晶体にもかかわらず、単結晶試料に匹敵する磁気熱電変換性能を示すことがわかった。(2) ゆらぎの大きな常磁性体と金属薄膜からなる系において熱的にスピン流を生成する常磁性スピンゼーベック効果について実験的・理論的に研究をおこない、その原理を解明した。この知見は、強磁性ナノ粒子において発現する超常磁性状態の磁化を用いたスピンゼーベック効果の原理を理解する上で欠かすことができない重要な知見である。この成果はPhysical Review B誌に掲載された。(3) 自己組織化を用いて強磁性ナノ粒子の薄膜化を試みた。その結果、10nm程度の強磁性ナノ粒子が薄膜化する条件を絞り込むことができた。