Quantum theory on the magnonic Wiedemann-Franz law

波波子维德曼-弗朗茨定律的量子理论

• 批准号: 22K03519
• 负责人: 仲田 光樹
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03519/
• 关键词: マグノン; 量子物性; 熱磁気物性; Wiedemann-Franz則; 磁性絶縁体; スピントロニクス; マグノニクス; 量子輸送物性; 量子ゆらぎ物性

本研究課題の目的は、スピン波を量子化したマグノンに宿る量子物性を解明し、従来の古典的スピントロニクスを量子スピントロニクスに昇華させることである。本年度は、マグノンの熱磁気物性である「マグノンWiedemann-Franz則」だけでなく、その量子物性である「マグノン・カシミア効果」に着目して研究を行った。そして特に次の2つの研究実績を得た。研究実績1) マグノンWiedemann-Franz則 [K. Nakata et al., PRB (2015)]を非線形応答領域へ拡張することに成功した。特に、線形応答領域で確立されたマグノンWiedemann-Franz則が非線形応答領域において破れることを解明した。この研究成果を、Phys. Rev. B誌から出版した。研究実績2) マグノン量子場の量子真空ゆらぎによる量子効果「マグノン・カシミア効果」を理論的に解明した。有限体積中の量子場の真空ゆらぎによって生じるカシミア効果は、古典力学には対応物が存在しないという意味において量子効果といえる。これまでカシミア効果は主に光子系を舞台に研究されてきたが、量子場の理論の観点から鑑みると、カシミア効果に類似の量子現象は、ゼロ点エネルギーを伴う他の量子場によっても創出されることが期待できる。そこで本研究では、反強磁性体だけでなくフェリ磁性体中のスピン波を量子化したマグノンの量子場に着目し、マグノン量子場の量子真空ゆらぎによる量子効果「マグノン・カシミア効果」を理論的に解明した。特に、酸化クロム(III)とYIGの薄膜に着目し、各々のマグノン・カシミア効果の性質を明らかにした。本研究の成果は、カシミア効果の工学的応用を目指す「カシミアエンジニアリング」の基礎学理の構築に大きく貢献することが期待される。この研究成果を、Phys. Rev. Lett.誌から出版した。

The purpose of this study is to clarify the quantum properties of quantum waves and sublimate them into classical quantum waves. This year, the "Wiedemann Franz Theory" of thermal and magnetic properties of silicon dioxide was studied. The results of the study were obtained. 1) Wiedemann-Franz equation [K. Nakata et al., PRB (2015)] is a non-linear response field. Special, linear response field is established, Wiedemann Franz is non-linear response field is established, Wiedemann Franz is non-linear response field. The results of this research are published in Phys. Rev. B. 2) The quantum effect of quantum field is explained theoretically. The vacuum field in finite volume is generated by the quantum field, and the quantum field exists in classical mechanics. The quantum field theory is based on the theory of quantum physics, quantum physics and quantum physics. In this study, quantum field effects of quantum field quantization in antiferromagnetic materials are theoretically explained. In particular, acid (III) and YIG thin films are visible, and the properties of each film are clearly defined. The results of this study are expected to contribute greatly to the construction of basic theory of "system engineering". The results of this research are published in Phys. Rev. Lett.

项目成果

KAIST(韓国)

韩国科学技术院（韩国）

Direct and alternating magnon spin currents across a junction interface irradiated by linearly polarized laser

线偏振激光照射的结界面上的直接和交变磁振子自旋电流

• DOI: 10.1103/physrevb.105.144436
• 发表时间: 2022
• 期刊: Phys. Rev. B
• 作者: 甘利悠貴;赤城裕;Sven Bjarke Gudnason;新田宗土;and Yakov Shnir;Kouki Nakata and Yuichi Ohnuma
• 通讯作者: Kouki Nakata and Yuichi Ohnuma

Magnon dynamics in a Skyrmion-textured domain wall of antiferromagnets

• DOI: 10.1103/physrevb.107.184432
• 发表时间: 2022-10
• 期刊: 2023 IEEE International Magnetic Conference - Short Papers (INTERMAG Short Papers)
• 作者: Seungho Lee;Kouki Nakata;O. Tchernyshyov;Se Kwon Kim

Johns Hopkins University(米国)

约翰·霍普金斯大学（美国）

Magnonic Casimir Effect in Ferrimagnets

亚铁磁体中的磁力卡西米尔效应

• DOI: 10.1103/physrevlett.130.096702
• 发表时间: 2023
• 期刊: Phys. Rev. Lett.
• 作者: 小野寺伶耶;佐藤和輝;山崎大誠， 小林拓矢，加藤優樹，綱川仁志， 佐藤一彦，谷口弘三，河本充司;T. Nomura;芝田悟朗，毛司辰，池田啓祐，和達大樹，齋藤智彦，片山司， 長谷川哲也，藤森淳;Kouki Nakata and Kei Suzuki
• 通讯作者: Kouki Nakata and Kei Suzuki