球殻状ナノ磁性体のスピン構造制御とスイッチング素子への応用

球形纳米磁性材料的自旋结构控制及其在开关器件中的应用

基本信息

批准号：
18760059
负责人：
島弘幸
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760059/
关键词：
ナノ磁性体磁気デバイスナノ構造体

项目摘要

本研究の目的は、中空球殻構造を有するナノ構造体のコヒーレント電子伝導と磁気秩序過程を理論的に解析し、その特異な磁気特性を利用した新規なスイッチング・デバイス素子をデザインすることにある。ナノ構造体がある臨界温度以下で自発磁性を有する場合、その磁性には構造体の幾何学的形状の変化が大きく関与すると予想される。この幾何特性と磁気特性との関連を定量的に明らかにすることを目的として、本研究では曲面型磁性薄膜を模したスピン格子模型を独自に考案し、その基本磁気特性が形状の変化によってどのような変化を受けるかを数値的に考察した。磁気秩序相の形成過程を大規模数値シミュレーションにより調べることで、系の幾何学的曲率が系の自発磁化発現機構・磁気応答特性に与える効果に対する定性的理解を得ることができた。これと並行して本研究課題では、二次元電子系のバリスティック伝導特性について、二次元ナノ構造体の形状変化がその伝導特性に与える影響を研究した。特に捻り変形を施した量子細線について、そのコヒーレント伝導特性に対する形状変形効果を微分幾何的手法により導出した。その結果、量子細線中を伝搬する電子は捻り変形に起因する有効磁場を感じる点を理論的に明らかにした。さらにこのような捻り細線で量子閉ループ構造を作成した場合、捻り変形誘起磁場に伴う永久電流成分が起こりえることを明らかにした。これらの研究成果は、曲面状ナノ構造体の新規な物理特性に基づく量子デバイスを開発するための重要な基礎的知見を与えるものである。

这项研究的目的是对具有空心球形壳结构的纳米结构的相干电子电导率和磁性顺序的理论分析，并设计了利用其独特磁性特性的新型开关设备元件。当纳米结构在某个临界温度或以下具有自发磁性时，预计结构的几何形状的变化将大量参与磁性。为了定量阐明这些几何特性与磁性性能之间的关系，本研究独立地设计了一个旋转晶格模型，该模型模仿了弯曲的磁性薄膜，并数值检查了该磁性特性的基本磁性特性如何导致形状变化。通过检查使用大规模数值模拟形成磁性相相位的过程，我们能够对系统的几何曲率对系统的自发磁化机制和系统的磁反应特性机理进行定性理解。与此同时，该研究主题研究了二维纳米结构形状变化对二维电子系统电导率特性的影响。特别是，对于已经扭转变形的量子线，形状变形对其相干电导率的影响是通过差分几何技术得出的。结果，从理论上讲，通过量子线传播的电子会因扭转变形而感觉到有效的磁场。此外，据揭示，当用这种扭曲的线创建量子闭环结构时，可能会发生由扭转变形引起的磁场的永久电流组件。这些研究发现为基于弯曲纳米结构的新物理特性开发量子设备提供了重要的基本知识。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Numerical study on critical exponents of hyperbolic Ising lattice

双曲伊辛格临界指数的数值研究

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Computer Physics Communications 117
影响因子：
0
作者：
Y. Sakaniwa;H. Shima
通讯作者：
H. Shima

Hyperscaling in the Ising lattice model on a surface with constant negative curvature

具有恒定负曲率的表面上伊辛晶格模型中的超尺度

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Hokkaido University Technical Report Series in Mathematics 117(In press)
影响因子：
0
作者：
Y.Sakaniwa;H.Shima
通讯作者：
H.Shima

Ising phase transition on negatively curved geometry

负弯曲几何上的 Ising 相变

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Sakaniwa;H. Shima
通讯作者：
H. Shima

周期凹凸曲面電子系における電子輸送とウムクラップ散乱

周期性凹凸弯曲电子系统中的电子传输和 Umkrapp 散射

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
細川伸也、尾崎徹、高田直樹、八方直久;他3名;堺研一郎;小野頌太
通讯作者：
小野頌太

Electronic States in Cylindrical Surfaces with Local Deformation

DOI：
10.1088/1742-6596/61/1/226
发表时间：
2007-04
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Taira;H. Shima
通讯作者：
H. Taira;H. Shima

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通讯作者：
H. Shima