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Lee, O.*; 山本 慧; 埋田 真樹; Zollitsch, C. W.*; Elyasi, M.*; 吉川 貴史*; 齊藤 英治; Bauer, G. E. W.*; 紅林 秀和*
Physical Review Letters, 130(4), p.046703_1 - 046703_6, 2023/01
被引用回数：5 パーセンタイル：80.44(Physics, Multidisciplinary)We experimentally and theoretically demonstrate that nonlinear spin-wave interactions suppress the hybrid magnon-photon quasiparticle or "magnon polariton" in microwave spectra of an yttrium iron garnet film detected by an on-chip split-ring resonator. We observe a strong coupling between the Kittel and microwave cavity modes in terms of an avoided crossing as a function of magnetic fields at low microwave input powers, but a complete closing of the gap at high powers. The experimental results are well explained by a theoretical model including the three-magnon decay of the Kittel magnon into spin waves. The gap closure originates from the saturation of the ferromagnetic resonance above the Suhl instability threshold by a coherent back reaction from the spin waves.
Elyasi, M.*; 齊藤 英治; Bauer, G. E. W.*
Physical Review B, 105(5), p.054403_1 - 054403_12, 2022/02
被引用回数：7 パーセンタイル：77.62(Materials Science, Multidisciplinary)Unconventional computing schemes based on bistable systems ("Ising spins") may supersede conventional computing paradigms. The "magnon parametron" is an Ising spin that forms as a result of parametric excitation of a ferromagnetic particle by microwaves beyond a certain threshold. This Ising spin becomes unstable at a second threshold power at which a high-frequency telegraph noise emerges. We explain the experimentally observed stochastic switching ("p-bit" characteristics) at room temperature by the Suhl instability of the uniform magnetization precession.
山本 慧; Yu, W.*; Yu, T.*; Puebla, J.*; Xu, M.*; 前川 禎通*; Bauer, G.*
Journal of the Physical Society of Japan, 89(11), p.113702_1 - 113702_5, 2020/11
被引用回数：10 パーセンタイル：62.22(Physics, Multidisciplinary)We predict that surface acoustic waves are generated preferentially in one direction in a heterostructure of a thin magnetic film on a non-magnetic substrate. The non-reciprocity arises from magneto-elastic coupling and magneto-rotation coupling, the former being dominant for YIG/GGG heterostructures. For YIG films thinner than about 100 nm, the surface acoustic wave amplitude is nearly unidirectional at certain angles of the in-plane equilibrium magnetisation. We compute the full magnetic field dependence of the effect for a selected device.
Bauer, R.*; Tse, J. S.*; 小松 一生*; 町田 真一*; 服部 高典
Nature, 585(7825), p.E9 - E10, 2020/09
被引用回数：4 パーセンタイル：87.31(Multidisciplinary Sciences)氷Ihの100Kでの圧力誘起構造変化を中性子その場観察により調べた。熱力学的安定相への転移を促進するために、長時間をかけてゆっくり加圧した。その結果は、最近Tulk, et.al., Nature 2019らにより報告された、同じ条件での振る舞い(結晶から結晶への逐次晶相転移)とは異なり、1.0GPaで部分的に高密度アモルファス相(HDA)へ、さらに約1.5GPaで氷VII相へと転移することが分かった。また後者の圧力は、これまでのどの報告より低かった。その間の圧力では、結晶氷Ihまたは氷VIIはHDAと共存し、また形成された氷VIIは減圧しても0.1GPaまで安定であった。非常にゆっくりとした加圧はHDA相の中の結晶相の結晶性に大きな影響を与えることがわかる。これまでのすべての研究結果を踏まえ、圧力誘起非晶質化は以下のように説明できる。相転移開始は、氷格子のせん断不安定性によって引き起こされる。同温度圧力で熱力学的に安定相(水素秩序化氷VIII)の代わりに無秩序化した氷VIIが現れるのは、水素無秩序化単一ネットワークから水素秩序化相互貫入結晶ネットワークへの構造変化は、低温下では熱エネルギーが小さいために難しく、そのため水素無秩序化ネットワークがそのまま残される。今回の結果は、低温下で加圧された氷がとる構造は、相転移カイネティクスにコントロールされており、温度に依存することを示す。
南部 雄亮*; Barker, J.*; 沖野 夕貴*; 吉川 貴史*; 塩見 雄毅*; Enderle, M.*; Weber, T.*; Winn, B.*; Graves-Brook, M.*; Tranquada, J. M.*; et al.
Physical Review Letters, 125(2), p.027201_1 - 027201_6, 2020/07
被引用回数：45 パーセンタイル：94.07(Physics, Multidisciplinary)We measure the mode-resolved direction of the precessional motion of the magnetic order, i.e., magnon polarization, via the chiral term of inelastic polarized neutron scattering spectra. The magnon polarization is a unique and unambiguous signature of magnets and is important in spintronics, affecting thermodynamic properties such as the magnitude and sign of the spin Seebeck effect. However, it has never been directly measured in any material until this work. The observation of both signs of magnon polarization in Y
Fe
O
also gives direct proof of its ferrimagnetic nature. The experiments agree very well with atomistic simulations of the scattering cross section.
S nuclear magnetic resonance spectra of uranium disulfide 
-US
酒井 宏典; 徳永 陽; 芳賀 芳範; 神戸 振作; Ramakrishna, S. K.*; Reyes, A. P.*; Rosa, P. F. S.*; Ronning, F.*; Thompson, J. D.*; Fisk, Z.*; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011169_1 - 011169_6, 2020/03
半金属から半導体へクロスオーバーを示すウラン二硫化物-USについて、核スピン
をもつS核核磁気共鳴(NMR)法を用いて研究を行った。S核は自然存在比0.76%しかないため、このNMR実験のために50%まで濃縮した単結晶を育成した。結晶
軸方向に外部磁場をかけて、-USにおけるS核NMRスペクトルを得ることができ、サイト同定を行った。
大柳 洸一*; 高橋 三郎*; Cornelissen, L. J.*; Shan, J.*; 大門 俊介*; 吉川 貴史*; Bauer, G. E. W.*; Van Wees, B. J.*; 齊藤 英治
Nature Communications (Internet), 10, p.4740_1 - 4740_6, 2019/10
被引用回数：38 パーセンタイル：89.44(Multidisciplinary Sciences)The discovery of new materials that efficiently transmit spin currents has been important for spintronics and material science. The electric insulator GdGaO (GGG), a standard substrate for growing magnetic films, can be a spin current generator, but has never been considered as a superior conduit for spin currents. Here we report spin current propagation in paramagnetic GGG over several microns. Surprisingly, spin transport persists up to temperatures of 100 K 
T
=180 mK, the magnetic glass-like transition temperature of GGG. At 5 K and 3.5 T, we find a spin diffusion length 
m and a spin conductivity 
Sm
that is larger than that of the record quality magnet YFeO (YIG). We conclude that exchange stiffness is not required for efficient spin transport, which challenges conventional models and provides new material-design strategies for spintronic devices.
As飯田 一樹*; 永井 佑紀; 石田 茂之*; 石角 元志*; 村井 直樹; Christianson, A. D.*; 吉田 紘行*; 稲村 泰弘; 中村 博樹; 中尾 朗子*; et al.
Physical Review B, 100(1), p.014506_1 - 014506_8, 2019/07
被引用回数：34 パーセンタイル：85.28(Materials Science, Multidisciplinary)パルス中性子散乱実験による鉄系超伝導体EuRbFeAsのスピン揺らぎ、磁気構造の測定を行い、同物質における超伝導体対称性などの議論を行った。
states in 
Ni probed via two-neutron transferFlavigny, F.*; Elseviers, J.*; Andreyev, A. N.; Bauer, C.*; Bildstein, V.*; Blazhev, A.*; 他31名*
Physical Review C, 99(5), p.054332_1 - 054332_6, 2019/05
被引用回数：8 パーセンタイル：64.15(Physics, Nuclear)The Ni isotope is known for exhibiting signs of shape coexistence at very low excitation energies. In this work, carried out at REX-Isolde, CERN, the 
Ni(
,
) reaction in inverse kinematics was studied for the first time and used to assess directly the active neutrons orbitals responsible its shape coexistence. The main states populated were the 
ground state, the second state at 1604~keV, and the first excited 2 state at 2033 keV. The analysis of the differential transfer cross-sections and comparison with theoretical DWBA calculations permitted to quantify the contribution of neutron orbits below the 
=40 gap in the structure of these states. This information is essential to better understand the phenomenon of shape coexistence in the region of medium-heavy nuclei.
Pu nuclear magnetic resonance in the candidate topological insulator PuB
Dioguardi, A. P.*; 安岡 弘志*; Thomas, S. M.*; 酒井 宏典; Cary, S. K.*; Kozimor, S. A.*; Albrecht-Schmitt, T. E.*; Choi, H. C.*; Zhu, J.-X.*; Thompson, J. D.*; et al.
Physical Review B, 99(3), p.035104_1 - 035104_6, 2019/01
被引用回数：8 パーセンタイル：37.59(Materials Science, Multidisciplinary)正方晶プルトニウムボロン化合物PuBの単結晶、および粉末試料を用いて、Pu核核磁気共鳴(NMR)実験を行なった。この化合物は、最近になって強相関電子系のトポロジカル絶縁体候補物質と考えられている。Pu核NMRスペクトルは、結晶内Pu位置の局所対称性を反映したものとなっており、NMRシフトとNMR緩和率の温度依存性は、エネルギーギャップをもつ非磁性状態にあることが示唆された。これは、密度汎関数理論計算結果とも矛盾しない。実際に観測された巨視的なギャップ状態は、本化合物がトポロジカル絶縁体候補であることを支持している。
Si酒井 宏典; 服部 泰佑; 徳永 陽; 神戸 振作; Ghimire, N. J.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*
Journal of Physics; Conference Series, 868(1), p.012012_1 - 012012_5, 2017/07
被引用回数：1 パーセンタイル：49.63(Physics, Applied)単結晶CeRhAlSiにおいて、
Al核磁気共鳴(NMR)実験を行った。常磁性状態において、ナイトシフト、四重極周波数、電場勾配の非対称パラメータを求め、超微細結合定数も決定した。緩和率は、高温において4
電子が局在していることを示唆しており、低温NMRスペクトル解析から、この系の反強磁性磁気構造について議論する。
; NQR relaxation rates酒井 宏典; Ronning, F.*; 服部 高典; 徳永 陽; 神戸 振作; Zhu, J.-X.*; Wakeham, N.*; 安岡 弘志; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*
Journal of Physics; Conference Series, 807(3), p.032001_1 - 032001_6, 2017/04
被引用回数：3 パーセンタイル：68.62(Physics, Condensed Matter)量子臨界金属CeCoInのInを少量のCdで置換した時の電子状態を核四重極共鳴(NQR)を用いて調べた。およそ半分のCd置換子周りで局所的にCeの局在モーメントが発生することを、縦緩和率
のサイト依存性から明らかにした。横緩和率
の測定も行い、局在スピン周りでは、
が温度
に比例し、一方、置換子から離れたところでは、
となっており、純CeCoInの
に近く、バルクの電子状態は量子臨界状態のままである。
吉川 貴史*; Shen, K.*; Flebus, B.*; Duine, R. A.*; 内田 健一*; Qiu, Z.*; Bauer, G. E. W.*; 齊藤 英治
Physical Review Letters, 117(20), p.207203_1 - 207203_6, 2016/11
被引用回数：144 パーセンタイル：97.73(Physics, Multidisciplinary)Sharp structures in the magnetic field-dependent spin Seebeck effect (SSE) voltages of Pt/Y
Fe
O at low temperatures are attributed to the magnon-phonon interaction. Experimental results are well reproduced by a Boltzmann theory that includes magnetoelastic coupling. The SSE anomalies coincide with magnetic fields tuned to the threshold of magnon-polaron formation. The effect gives insight into the relative quality of the lattice and magnetization dynamics.
Hou, D.*; Qiu, Z.*; 井口 亮*; 佐藤 浩司*; Vehstedt, E. K.*; 内田 健一*; Bauer, G. E. W.*; 齊藤 英治
Nature Communications (Internet), 7, p.12265_1 - 12265_6, 2016/07
被引用回数：13 パーセンタイル：64.47(Multidisciplinary Sciences)Applying magnetic fields has been the method of choice to magnetize non-magnetic materials, but they are difficult to focus. The magneto-electric effect and voltage-induced magnetization generate magnetization by applied electric fields, but only in special compounds or heterostructures. Here we demonstrate that a simple metal such as gold can be magnetized by a temperature gradient or magnetic resonance when in contact with a magnetic insulator by observing an anomalous Hall-like effect, which directly proves the breakdown of time-reversal symmetry. Such Hall measurements give experimental access to the spectral spin Hall conductance of the host metal, which is closely related to other spin caloritronics phenomena such as the spin Nernst effect and serves as a reference for theoretical calculation.
Chen, Y.-T.*; 高橋 三郎*; 中山 裕康*; Althammer, M.*; Goennenwein, S. T. B.*; 齊藤 英治; Bauer, G. E. W.*
Journal of Physics; Condensed Matter, 28(10), p.103004_1 - 103004_15, 2016/03
被引用回数：81 パーセンタイル：61.66(Physics, Condensed Matter)スピンホール効果によってスピン流が発生する金属と磁性絶縁体との二重層におけるいわゆるスピンホール磁気抵抗(SMR)を概観する。関連する角運動量が強磁性層に伝達され、それにより電気抵抗が印加電流と磁化方向との間の角度によって変調される。SMRは、絶縁体の磁化方向とスピン伝達トルクを非侵入的に測定するための便利なツールを提供する。SMR、すなわちスピン拡散理論および量子力学的境界条件を計算するための最小の理論的手段を紹介する。これは、実験に適合させることができる少数のパラメータを導出する。理論の限界と、強磁性近接効果やRashbaスピン軌道トルクなどの代替メカニズムについて議論し、新しい展開を指摘する。
Gepr
gs, S.*; Kehlberger, A.*; Coletta, F.*; Qiu, Z.*; Guo, E.-J.*; Schulz, T.*; Mix, C.*; Meyer, S.*; Kamra, A.*; Althammer, M.*; et al.
Nature Communications (Internet), 7, p.10452_1 - 10452_6, 2016/02
被引用回数：152 パーセンタイル：97.33(Multidisciplinary Sciences)Magnons are the elementary excitations of a magnetically ordered system. Here, we show that the spin Seebeck effect is sensitive to the complexities of the magnon spectrum. The spin Seebeck effect is caused by a thermally excited spin dynamics that is converted to a voltage by the inverse spin Hall effect at the interface to a heavy metal contact. By investigating the temperature dependence of the spin Seebeck effect in the ferrimagnet gadlinium iron garnet, with a magnetic compensation point near room temperature, we demonstrate that high-energy exchange magnons play a key role in the spin Seebeck effect.
Si; An Al NMR study酒井 宏典; 服部 泰佑; 徳永 陽; 神戸 振作; Ghimire, N. J.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*
Physical Review B, 93(1), p.014402_1 - 014402_9, 2016/01
被引用回数：2 パーセンタイル：10.64(Materials Science, Multidisciplinary)反強磁性近藤格子系CeRhAlSiの単結晶を用いて、Al核核磁気共鳴(NMR)実験を行った。この化合物は、ゼロ磁場で
=14 Kと
=9 Kで反強磁性転移をする。常磁性状態において、斜方対称をもつAlサイトのナイトシフト、四重極周波数、非対称パラメーターを決定した。移行超微細結合定数も決定した。以下の反強磁性秩序が格子整合していること、以上、以下の反強磁性は非整合であることを示した。スピン格子緩和率の温度依存性から、以上で、4f電子が局在的になっていることも示した。
酒井 宏典; Ronning, F.*; Zhu, J.-X.*; Wakeham, N.*; 安岡 弘志; 徳永 陽; 神戸 振作; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*
Physical Review B, 92(12), p.121105_1 - 121105_5, 2015/09
被引用回数：19 パーセンタイル：62.1(Materials Science, Multidisciplinary)核四重極共鳴(NQR)法を用いて、SnやCdを置換した量子臨界金属CeCoInについて微視的研究を行った。その結果、両置換子によって誘起される局所的電子状態は、かなり異なっていることが分かった。この知見は、一般的に置換系で見られる系毎に異なる非フェルミ液体的挙動を統一的に説明することに役立つかも知れない。
Bottoni, S.*; Leoni, S.*; Fornal, B.*; Raabe, R.*; Rusek, K.*; Benzoni, G.*; Bracco, A.*; Crespi, F. C. L.*; Morales, A. I.*; Bednarczyk, P.*; et al.
Physical Review C, 92(2), p.024322_1 - 024322_8, 2015/08
被引用回数：21 パーセンタイル：79.49(Physics, Nuclear)An exploratory experiment was performed at REX-ISOLDE CERN to test the potential of cluster-transfer reactions at the Coulomb barrier as a mechanism to explore the structure of exotic neutron-rich nuclei. The transfer of triton and alpha particles in a reaction of a beam of 
Rb onto a 
Li target were studied through particle-
coincidence measurements. The results indicate that such cluster transfer reactions can be an efficient method to investigate the structure of neutron-rich nuclei at medium-high excitation energies and spins.
Schreier, M.*; Bauer, G. E. W.*; Vasyuchka, V.*; Flipse, J.*; 内田 健一*; Lotze, J.*; Lauer, V.*; Chumak, A.*; Serga, A.*; 大門 俊介*; et al.
Journal of Physics D; Applied Physics, 48(2), p.025001_1 - 025001_5, 2015/01
被引用回数：54 パーセンタイル：87.5(Physics, Applied)We carried out a concerted effort to determine the absolute sign of the inverse spin Hall effect voltage generated by spin currents injected into a normal metal. We focus on yttrium iron garnet (YIG)|platinum bilayers at room temperature, generating spin currents by microwaves and temperature gradients. We find consistent results for different samples and measurement setups that agree with theory. We suggest a right-hand-rule to define a positive spin Hall angle corresponding to the voltage expected for the simple case of scattering of free electrons from repulsive Coulomb charges.
