一方向性の界面スピン流を駆使した超伝導Edelstein効果の実験的開拓

空間反転対称性の破れた伝導体では電子の角運動量と運動量とが結合し、電流誘起角運動量偏極が現れる。典型例がEdelstein効果であり、空間反転対称性の破れた超伝導体でも生じることが理論的に予言されている。研究代表者はそのような超伝導体を用いた輸送実験により、超伝導Edelstein効果に由来するスピン信号の検出に挑むとともに、逆効果の観測にも挑戦することを研究構想で提案した。その検出原理は空間反転対称性の破れから予想される一方向性の界面スピン流に基づくものである。本研究の完遂は、超伝導体を用いた電気－スピン変換に立脚する超伝導スピントロニクスの発展に寄与するものである。また、本実験の検出原理は超伝導Edelstein効果に限定されるものではなく、スピン三重項Cooper対を選択的に検出する方法論の可能性も示しており、関連する実験及び理論研究にも波及効果を有する。当該年度は磁気抵抗超伝導デバイスを用いて、超伝導体/強磁性体の接合界面におけるスピン依存磁気抵抗の観測を目指し、これを支持する結果を論文として出版することができた。ただし、実験結果と理論予想の比較検討から、非従来型の非線形スピン伝導が関与する可能性を見出した。当初想定していた電流誘起角運動量偏極とは異なる機構であり、全く別の物質群で提案された作業仮説を支持するものであった。当初の研究構想とは異なるものの、これ自身興味深い課題設定であり、今後の発展性が期待される。

空間反転対称性の破れた伝導体では電子の角運動量と運動量とが結合し、電流誘起角運動量偏極が現れる。典型例がEdelstein効果であり、空間反転対称性の破れた超伝導体でも生じることが理論的に予言されている。研究代表者はそのような超伝導体を用いた輸送実験により、超伝導Edelstein効果に由来するスピン信号の検出に挑むとともに、逆効果の観測にも挑戦することを研究構想で提案した。その検出原理は空間反転対称性の破れから予想される一方向性の界面スピン流に基づくものである。本研究の完遂は、超伝導体を用いた電気－スピン変換に立脚する超伝導スピントロニクスの発展に寄与するものである。また、本実験の検出原理は超伝導Edelstein効果に限定されるものではなく、スピン三重項Cooper対を選択的に検出する方法論の可能性も示しており、関連する実験及び理論研究にも波及効果を有する。当該年度は磁気抵抗超伝導デバイスを用いて、超伝導体/強磁性体の接合界面におけるスピン依存磁気抵抗の観測を目指し、これを支持する結果を論文として出版することができた。ただし、実験結果と理論予想の比較検討から、非従来型の非線形スピン伝導が関与する可能性を見出した。当初想定していた電流誘起角運動量偏極とは異なる機構であり、全く別の物質群で提案された作業仮説を支持するものであった。当初の研究構想とは異なるものの、これ自身興味深い課題設定であり、今後の発展性が期待される。