Exploration of non-linear magnonics and magnon squeezing by magnetization state tomography

磁化态层析成像对非线性磁振子和磁振子压缩的探索

• 批准号: 22K14584
• 负责人: 日置 友智
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14584/
• 关键词: マグノン; トモグラフィ; スピン流; 非線形; パラメトリック発振; ノイズ; スピントロニクス; スクイージング

本研究では微細加工と非線形相互作用により磁気励起状態を操作することで、マグノン状態のノイズ分布を制御し、スピントロニクス機能創出への有益性を実験的に検証することを目的とする。本年度は、マグノンの寿命が長いことで知られるいくつかの磁性体を用いて、微細素子を作成するとともに、マグノンの非線形励起と、その状態制御を行った。磁性体中のマグノンは、磁化歳差運動の素励起であり、本研究で主要な役割を担う現象である。磁化の歳差運動には磁化そのものが生じる反磁場が反映されるため、強い非線形性を持つことが知られている。例えば、薄膜磁性体を用いると、膜厚方向に生じる強い反磁場に影響されて磁化歳差運動の軌道がゆがみ、磁化の外部磁場方向成分が時間的に振動する。このため、外部磁場と平行な方向の振動磁場を加えると振動磁場の半分の歳差運動を生じる、パラメトリック発振が起こる。この時、発振する歳差運動の位相は、外部振動磁場に対して0かπの二通りのみを取ることが知られている。このためパラメトリック発振では、熱揺らぎのうち、位相０もしくはπを持つ揺らぎだけが選択的に増幅されて、発振に至るダイナミクスを示す。このプロセスはまさにノイズ分布が変調される過程であり、本研究の中核となる非線形過程となっている。このような非線形相互作用により生じたノイズ分布は、位相空間上の確率分布関数を得ることで観測できる。状態トモグラフィ法は、実験的に対象の系の確率分布関数を取得する手法であり、本研究ではスピン流測定を用いてこれを実現している。本年度は磁性金属でのパラメトリック発振を直接観測し、ノイズ分布の制御に成功した。反磁場に起因するパラメトリック発振は、磁化の大きさや異方性によって変調されるため、材料ごとに制御性が異なると考えられる。研究では金属磁性体を用いることで、より安定した位相状態の制御が可能であることを示した。

This study aims at controlling the distribution of magnetic excitation states in micromachining and non-linear interaction, and at creating useful magnetic excitation states. This year, the lifetime of the magnet is longer, the magnetic material is used, the fine element is produced, the non-linear excitation of the magnet is generated, and the state control is carried out. In this paper, the main phenomenon of magnetization difference in magnetic materials is discussed. The magnetization difference motion is caused by the magnetization difference, and the antimagnetic field is reflected, and the strong non-linearity is maintained. For example, thin film magnetic materials are used in the film thickness direction, strong anti-magnetic field is generated, the orbit of magnetization difference is changed, and the vibration of magnetization external magnetic field direction component is changed. External magnetic field vibration magnetic field vibration magnetic field The phase difference of the time and vibration, the phase difference of the external vibration magnetic field, and the phase difference of the external vibration magnetic field are known. The amplitude of the selected vibration is increased, the vibration is increased, and the vibration is increased. This paper presents a nonlinear process for the study of the relationship between the distribution and the nonlinear process. The non-linear interaction is generated by the distribution of the phase space and the accurate distribution of the phase space. The method for obtaining the accuracy distribution of the object system is described in detail in this paper. This year, we successfully controlled the distribution of magnetic metals by directly measuring their vibration. Antimagnetic field causes vibration, magnetization, anisotropy, and material control. Study on the possibility of controlling the phase state of metallic magnetic materials

项目成果

磁性体パラメトロンにおける位相状態フリップ時間の系統評価

磁参数管相态翻转时间的系统评估

• 发表时间: 2023
• 作者: Hioki Tomosato;Saitoh Eiji;Tomosato Hioki;日置友智
• 通讯作者: 日置友智

Real-space observation of standing spin-wave modes in a magnetic disk

磁盘中自旋波驻波模式的实空间观测

• DOI: 10.1063/5.0098772
• 发表时间: 2022
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Hioki Tomosato;Araki Tomonao;Umemura Kosuke;Hoshi Koujiro;Saitoh Eiji
• 通讯作者: Saitoh Eiji

Time resolved state tomography for persistent coherence in Y3Fe5O12

用于 Y3Fe5O12 持久相干性的时间分辨状态断层扫描

• 发表时间: 2022
• 作者: Ramon Avena Francisco;Wada Yuki;Ishii Hirokazu;Watakabe Yuki;Tsutsumi Motosuke;Jang Kwangkyun;Otomo Kohei;Qiao Lin;Fujii Yuki;Tsujino Hirofumi;Tsutsumi Yasuo;Nemoto Tomomi;Arisawa Mitsuhiro;日置友智
• 通讯作者: 日置友智

強磁性体のパラメトリック励起によるマグノン熱スクイーズド状態の観測

通过铁磁体参量激励观察磁振子热挤压状态

• 发表时间: 2022
• 作者: Ramon Avena Francisco;Wada Yuki;Ishii Hirokazu;Watakabe Yuki;Tsutsumi Motosuke;Jang Kwangkyun;Otomo Kohei;Qiao Lin;Fujii Yuki;Tsujino Hirofumi;Tsutsumi Yasuo;Nemoto Tomomi;Arisawa Mitsuhiro;日置友智;日置友智
• 通讯作者: 日置友智

Stochastic dynamics of a metal magnon parametron

金属磁振子参量管的随机动力学

• DOI: 10.1063/5.0123221
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Hioki Tomosato;Saitoh Eiji
• 通讯作者: Saitoh Eiji