Theory of unidirectional spin heat conveyer

スピンによる一方向性熱輸送の理論

安立 裕人; 前川 禎通

Adachi, Hiroto; Maekawa, Sadamichi

デーモン・エッシュバッハモードと呼ばれるスピン波の局在モードが引き起こす一方向性の熱輸送現象を検出したというごく最近の実験結果について理論的に考察する。ここではフォノンとデーモン・エッシュバッハスピン波の混合系における熱輸送の現象論を発展させ、等方的なフォノンによる単純熱拡散とデーモン・エッシュバッハスピン波による熱ドリフトとの競合から方向選択的な熱輸送現象が生じることを示す。ここで発展させられた現象論は、実験で見られた非等方的な局所温度分布をよく説明することが可能である。

We theoretically investigate the unidirectional spin heat conveyer effect recently reported in the literature that emerges from the Damon-Eshbach spin wave on the surface of a magnetic material. We develop a simple phenomenological approach to heat transfer dynamics in a coupled system of phonons and the Damon-Eshbach spin wave, and demonstrate that there arises a direction-selective heat flow as a result of the competition between an isotropic heat diffusion by phonons and unidirectional heat drift by the spin wave. The phenomenological approach can account for the asymmetric local temperature distribution observed in the experiment.