Effects of mechanical rotation and vibration on spin currents

スピン流に対する力学的回転と振動の効果

松尾 衛; 家田 淳一   ; 前川 禎通; 齊藤 英治

Matsuo, Mamoru; Ieda, Junichi; Maekawa, Sadamichi; Saito, Eiji

スピントロニクス分野ではスピン流の生成・制御に関する研究が注目されている。近年の微細加工技術の発展により、力学的なスピン制御が重要となっている。われわれは、スピン軌道相互作用のある物質を回転及び並進加速させることによってスピン流の生成・制御が可能であることを理論的に示す。一般共変なDirac方程式の低エネルギー極限により、力学的回転・振動とスピン流の結合を記述する有効理論を導く。また、従来の慣性系で記述されてきたスピントロニクス理論を非慣性系に拡張する、加速系のSU(2)U(1)ゲージ理論を構築する。

In the frontier of spintronics, much attention is paid on the control of spin currents. Due to the recent progress of nanoelectromechanics, mechanical manipulation of spins increases its importance. We discuss theoretically the generation of spin currents in both rotationally and linearly accelerating systems. The spin-orbit interaction argumented by inertial effects is derived from the low energy limit of the generally covariant Dirac equation. It is shown that the spin-orbit interaction is responsible for the generation of spin currents by mechanical rotation and vibration. We also investigate SU(2) U(1) gauge theory in accelerating systems, which allows us to extend the spintronic theory in inertial frame to non-inertial frames.