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大柳 洸一*; 高橋 三郎*; 吉川 貴史*; 齊藤 英治
Physical Review B, 107(1), p.014423_1 - 014423_8, 2023/01
被引用回数：6 パーセンタイル：94.77(Materials Science, Multidisciplinary)We have theoretically investigated the spin Seebeck effect (SSE) in a normal metal (NM)/paramagnetic insulator (PI) bilayer system. Through a linear response approach, we calculated the thermal spin pumping from PI to NM and backflow spin current from NM to PI, where the spin-flip scattering via the interfacial exchange coupling between conduction-electron spin in NM and localized spin in PI is taken into account. We found a finite spin current appears at the interface under the difference in the effective temperatures between spins in NM and PI, and its intensity increases by increasing the density of the localized spin S. Our model well reproduces the magnetic-field-induced reduction of the paramagnetic SSE in Pt/Gd
Ga
O
experimentally observed when the Zeeman energy is comparable to the thermal energy, which can be interpreted as the suppression of the interfacial spin-flip scattering. The present finding provides an insight into the mechanism of paramagnetic SSEs and the thermally induced spin-current generation in magnetic materials.
大柳 洸一*; Gomez-Perez, J. M.*; Zhang, X.-P.*; 吉川 貴史*; Chen, Y.*; Sagasta, E.*; Chuvilin, A.*; Hueso, L. E.*; Golovach, V. N.*; Sebastian Bergeret, F.*; et al.
Physical Review B, 104(13), p.134428_1 - 134428_14, 2021/10
被引用回数：13 パーセンタイル：78.56(Materials Science, Multidisciplinary)We report the observation of the spin Hall magnetoresistance (SMR) in a paramagnetic insulator. By measuring the transverse resistance in a Pt/GdGaO (GGG) system at low temperatures, paramagnetic SMR is found to appear with an intensity that increases with the magnetic field aligning GGG's spins. The observed effect is well supported by a microscopic SMR theory, which provides the parameters governing the spin transport at the interface. Our findings clarify the mechanism of spin exchange at a Pt/GGG interface, and demonstrate tunable spin-transfer torque through the field-induced magnetization of GGG. In this regard, paramagnetic insulators offer a key property for future spintronic devices.
Chen, Y.*; 佐藤 正寛*; Tang, Y.*; 塩見 雄毅*; 大柳 洸一*; 益田 隆嗣*; 南部 雄亮*; 藤田 全基*; 齊藤 英治
Nature Communications (Internet), 12, p.5199_1 - 5199_7, 2021/08
被引用回数：9 パーセンタイル：63.91(Multidisciplinary Sciences)A triplon refers to a fictitious particle that carries angular momentum 
corresponding to the elementary excitation in a broad class of quantum dimerized spin systems. Such systems without magnetic order have long been studied as a testing ground for quantum properties of spins. Although triplons have been found to play a central role in thermal and magnetic properties in dimerized magnets with singlet correlation, a spin angular momentum flow carried by triplons, a triplon current, has not been detected yet. Here we report spin Seebeck effects induced by a triplon current: triplon spin Seebeck effect, using a spin-Peierls system CuGeO. The result shows that the heating-driven triplon transport induces spin current whose sign is positive, opposite to the spin-wave cases in magnets. The triplon spin Seebeck effect persists far below the spin-Peierls transition temperature, being consistent with a theoretical calculation for triplon spin Seebeck effects.
吉川 貴史*; Reitz, D.*; 伊藤 宏陽*; 巻内 崇彦*; 杉本 宜陽*; 恒川 翔*; 大門 俊介*; 大柳 洸一*; Ramos, R.*; 高橋 三郎*; et al.
Nature Communications (Internet), 12, p.4356_1 - 4356_7, 2021/07
被引用回数：19 パーセンタイル：87.71(Multidisciplinary Sciences)Thermoelectric effects have been applied to power generators and temperature sensors that convert waste heat into electricity. The effects, however, have been limited to electrons to occur, and inevitably disappear at low temperatures due to electronic entropy quenching. Here, we report thermoelectric generation caused by nuclear spins in a solid: nuclear-spin Seebeck effect. The sample is a magnetically ordered material MnCO having a large nuclear spin 
of 
Mn nuclei and strong hyperfine coupling, with a Pt contact. In the system, we observe low-temperature thermoelectric signals down to 100 mK due to nuclear-spin excitation. Our theoretical calculation in which interfacial Korringa process is taken into consideration quantitatively reproduces the results. The nuclear thermoelectric effect demonstrated here offers a way for exploring thermoelectric science and technologies at ultralow temperatures.
Ramos, R.*; 巻内 崇彦*; 吉川 貴史*; 大門 俊介*; 大柳 洸一*; 齊藤 英治
Applied Physics Letters, 117(24), p.242402_1 - 242402_5, 2020/12
被引用回数：1 パーセンタイル：5.34(Physics, Applied)We investigated the magnetotransport properties of mesoscopic platinum nanostructures (wires and rings) with sub-100 nm lateral dimensions at very low temperatures. Despite the strong spin-orbit interaction in platinum, oscillation of the conductance as a function of the external magnetic field due to quantum interference effects was found to appear. The oscillation was decomposed into Aharonov-Bohm periodic oscillations and aperiodic fluctuations of the conductance due to a magnetic flux piercing the loop of the ring and the metal wires forming the nanostructures, respectively. We also investigated the magnetotransport under different bias currents to explore the interplay between electron phase coherence and spin accumulation effects in strong spin-orbit conductors.
大柳 洸一*; 吉川 貴史*; 齊藤 英治
AIP Advances (Internet), 10(1), p.015031_1 - 015031_5, 2020/01
被引用回数：15 パーセンタイル：70.18(Nanoscience & Nanotechnology)We report the nonlocal spin Seebeck effect (nlSSE) in a lateral configuration of Pt/YFeO(YIG)/Pt systems as a function of the magnetic field 
(up to 10 T) at various temperatures 
(3 K 
300 K). The nlSSE voltage decreases with increasing B in a linear regime with respect to the input power (the applied charge-current squared 
). The reduction of the nlSSE becomes substantial when the Zeeman energy exceeds thermal energy at low temperatures, which can be interpreted as freeze-out of magnons relevant for the nlSSE. Furthermore, we found the nonlinear power dependence of the nlSSE with increasing 
at low temperatures (
20 K), at which the B-induced signal reduction became less visible. Our experimental results suggest that in the nonlinear regime, high-energy magnons are overpopulated compared to those expected from the thermal energy. We also estimate the magnon spin diffusion length as functions of and .
FeOGomez-Perez, J. M.*; 大柳 洸一*; 八尋 黎明*; Ramos, R.*; Hueso, L. E.*; 齊藤 英治; Casanova, F.*
Applied Physics Letters, 116(3), p.032401_1 - 032401_5, 2020/01
被引用回数：9 パーセンタイル：52.47(Physics, Applied)We probe the current-induced magnetic switching of insulating antiferromagnet-heavy-metal systems, by electrical spin Hall magnetoresistance measurements and direct imaging, identifying a reversal occurring by domain wall (DW) motion. We observe switching of more than one-third of the antiferromagnetic domains by the application of current pulses. Our data reveal two different magnetic switching mechanisms leading together to an efficient switching, namely, the spin-current induced effective magnetic anisotropy variation and the action of the spin torque on the DWs.
八尋 黎明*; 吉川 貴史*; Ramos, R.*; 大柳 洸一*; 日置 友智*; 大門 俊介*; 齊藤 英治
Physical Review B, 101(2), p.024407_1 - 024407_7, 2020/01
被引用回数：20 パーセンタイル：77.19(Materials Science, Multidisciplinary)We report the observation of anomalous peak structures induced by hybridized magnon-phonon excitation (magnon polarons) in the magnetic field dependence of the spin Peltier effect (SPE) in a Lu
Bi
Fe
GaO (BiGa:LuIG) with Pt contact. The SPE peaks coincide with magnetic fields tuned to the threshold of magnonpolaron formation, consistent with the previous observation in the spin Seebeck effect. The enhancement of SPE is attributed to the lifetime increase in spin current caused by magnon-phonon hybridization in BiGa:LuIG.
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：89.49(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.
針井 一哉; Seo, Y.-J.*; 堤 康雅*; 中堂 博之; 大柳 洸一*; 松尾 衛; 塩見 雄毅*; 小野 崇人*; 前川 禎通; 齊藤 英治
Nature Communications (Internet), 10, p.2616_1 - 2616_5, 2019/06
被引用回数：29 パーセンタイル：81.02(Multidisciplinary Sciences)Electric current has been used to send electricity to far distant places. On the other hand, spin current, a flow of electron spin, can in principle also send angular momentum to distant places. In a magnet, there is a universal spin carrier called a spin wave, a wave-type excitation of magnetization. Since spin waves exhibit a long propagation length, it should be able to send angular momentum that can generate torque and force at a distant place: a new function of magnets. Here we observe mechanical angular momentum transmission and force generation due to spin waves injected into YFeO by the spin-Seebeck effect. The spin-wave current, transmitted through a YFeO micro cantilever, was found to create a mechanical force on the cantilever as a non-local reaction of the spin-Seebeck effect. Spin-wave current can be generated remotely even in open circuits, and it can be used to drive micro mechanical devices.
FeO micro bridge有沢 洋希*; 大門 俊介*; 追川 康之*; Seo, Y.-J.*; 針井 一哉; 大柳 洸一*; 齊藤 英治
Applied Physics Letters, 114(12), p.122402_1 - 122402_5, 2019/03
被引用回数：5 パーセンタイル：27.17(Physics, Applied)We have investigated magnetic field effects on mechanical vibration of a magnetic microbridge made of ferrimagnetic insulator YFeO at room temperature. The mechanical resonance frequency of the bridge exhibits a steep change at the saturation magnetic field of the microbridge. The steep change was shown to originate from magnetoelastic coupling combined with shape magnetic anisotropy. The competition between shape magnetic anisotropy and the external magnetic field can drive a delta-E effect, the modulation of Young modulus via the magnetoelastic coupling, in a narrow field range, which results in the observed steep change in the mechanical property.
FeO cantileversSeo, Y.-J.*; 針井 一哉; 高橋 遼*; 中堂 博之; 大柳 洸一*; Qiu, Z.*; 小野 崇人*; 塩見 雄毅*; 齊藤 英治
Applied Physics Letters, 110(13), p.132409_1 - 132409_4, 2017/03
被引用回数：12 パーセンタイル：50.54(Physics, Applied)フェリ磁性体であるYFeOを用いたサブミクロンカンチレバーを収束イオンビーム法によって作成し、その振動特性を磁場によって制御した。カンチレバーは縦横2つの振動モードを示し、それぞれのモードは外部磁場の印加によって共鳴周波数が減少、増大した。この結果は磁気力の磁場変化を取り扱った数値シミュレーションでよく再現された。周波数変化は数%に及ぶことから、磁場による高効率な振動制御が行われたと結論できる。
山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.
Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01
被引用回数：52 パーセンタイル：71.15(Biochemistry & Molecular Biology)ヒトゲノム解析のために、転写産物データベースを構築した。34057個のタンパク質コード領域と、642個のタンパク質をコードしていないRNAを見いだすことができた。
青柳 茂男; 藤田 朝雄; 新 孝一*; 大久保 誠介*; 西村 和夫*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分では、地下深部に数十本の坑道を並列に連続して配置することが予想される。このような地下深部の坑道群(多連設坑道)の仕様や離間距離は、「空洞安定性からの制限」,「廃棄体・緩衝材の温度からの制限」の2つの観点から決定される。第2次取りまとめでは、仮想の地質条件を用いた処分施設の概略設計が行われている。第2次取りまとめにおける、連設坑道の空洞安定性に関する設計手法を見ると、従来の双設トンネルなどの設計例にならい、坑道周辺の局所的な破壊現象に着目し、坑道間の相互影響がない離間距離を確保することを基本としている。また、従来の単一・双設のトンネルは、過去の実績や類似事例に基づき設計されている。一方で、多連設坑道は、数十本の坑道を並列に連続して配置するという過去に例の少ない構造上の特殊性を持ち、従来の単一・双設トンネルでは通常、重要でない坑道群全体の構造安定にかかわる破壊モード(空洞群崩壊・地表沈下)が存在する。破壊モードが存在すれば、それに対する安全裕度を適切に設定して設計することが設計の原則である。以上に基づき、処分施設と構造的に類似している鉱山などの設計例を参考に、処分施設の実施設計を念頭においた多連設坑道の設計の考え方について検討する。
北沢 俊幸*; 重野 聖之*; 小板橋 重一*; 宮坂 省吾*; 新里 忠史; 保柳 康一*
no journal, ,
沿岸域における地質環境の長期的変遷を描くうえでは、沿岸域で典型的に発達する地層の形成プロセスを把握することが重要となる。高海水準期の河口にはデルタが発達し、河口から離れた地点には浜堤平野が発達することが多い。デルタ堆積物及び浜堤平野堆積物は、それぞれ河川の営力及び波浪の営力が強く作用して形成される。河口から少し外れたデルタ周辺部では、ストーム時には暴浪と洪水流の双方が作用して地層が形成されると考えられるものの、その形成過程の詳細はこれまで明らかではなかった。本報告では、堆積相解析の結果に基づき、デルタ周辺部での地層の形成過程における暴浪(波浪の営力)と洪水流(河川の営力)の役割について検討した。その結果、対象とした更別層の堆積当時は高海水準期で、海域は東もしくは北東に広がっていた。沿岸域は波浪と河川(暴浪と洪水流)の影響を強く受け、小規模デルタとその脇には浜堤平野が発達していた。今後、以上の解析結果に基づいて、更別層堆積当時の古環境を復元していく予定である。
北沢 俊幸; 重野 聖之*; 小板橋 重一*; 宮坂 省吾*; 新里 忠史; 保柳 康一*
no journal, ,
地質環境の長期的変遷を描くうえでは、まず地層の成因を明らかにすることが重要である。シーケンス層序学は、地層や地層境界をあるまとまりとして捉えてその時間的・空間的分布を簡潔に表すことができる概念で、今や地層の成因、特に海水準変動との関連を記述する際の共通言語となっている。本報告では、北海道北部地域の幌延町に露出する前期更新世の更別層下部の成因を明らかにするため、堆積相解析及びシーケンス層序学的検討を行った。調査露頭では同層は明瞭な侵食面により便宜的に上位層と下位層に分けられる。堆積相解析から、下位層は高海水準期にデルタと浜堤平野が沖に向かって前進することによって堆積し、上位層は低海水準期から海進期にラグーンが陸方向へ移動することによって堆積したと推定した。下位層と上位層の間の侵食面は低海水準期における開析谷だと推定される。すなわち下位層と上位層はそれぞれが堆積シーケンスであり、その間の侵食面はシーケンス境界である。推定されるデルタの前進方向が現在の内陸方向であることから、更別層下部堆積当時には現在の内陸部まで達するような大きな湾が存在した可能性があるが、今後さらに広域的な調査を行うことで詳細な古環境を検討していく予定である。
北沢 俊幸; 重野 聖之*; 小板橋 重一*; 宮坂 省吾*; 新里 忠史; 保柳 康一*
no journal, ,
長期的な地質環境変化を把握するうえで沿岸域の堆積現象を理解することは重要である。高海水準期の河口には一般的にデルタが発達する。デルタはストームイベント中には暴浪や洪水流により影響を受けると考えられるが、その堆積相の詳細な特徴はわかっていない。そこでわれわれはストームの影響を受けた小規模デルタ堆積物に残される堆積相について研究した。対象とした地層は、日本の最北部の幌延地域に分布する、下部更新統更別層である。調査露頭では、デルタと浜堤平野の沖への前進によって形成された上方浅海化サクセッションが発達する。またその中には次の4つの堆積相からなるストームイベント堆積物も観察される。(A)ハンモック状斜交層理の発達した細粒砂層。(B)ウェーブデューンリップル葉理(波長80cm以下)の発達した砂礫層。(C)複合流デューンリップル葉理(波長160cm以下)の発達した砂礫層。(D)泥層(厚さ9cm以下)。デルタ堆積物中には、一連のストームイベントによって堆積したストームイベントシーケンスが認められ、B-D型(水深20-13.5m), A-B-D型(水深16.5-13.5m), A-C-D型(水深13.5-11.5m), C-D型(水深13.5-7m)の4タイプに分類される。これらタイプの違いは、ストームイベントの規模や水深の違いによると考えられる。これらのタイプ分けは世界の他地域に分布する現世デルタや過去の地層にも適用できる可能性がある。
針井 一哉; Seo, Y.-J.*; 堤 康雅*; 中堂 博之; 大柳 洸一*; 松尾 衛*; 塩見 雄毅*; 小野 崇人*; 前川 禎通; 齊藤 英治
no journal, ,
スピントロニクス分野において、スピン角運動量と他の角運動量の間の変換は重要な役割を担ってきた。その中で、Einstein-de Haas効果に代表されるスピンから力学的な角運動量への変換は、角運動量保存則によって高効率に行われることが知られている。本研究では、スピン-力学的角運動量変換に、近年多くの注目を集めている磁性絶縁体中のスピン波スピン流を組み合わせることで、力学的角運動量の空間伝送を試みた。サンプルには、イットリウム鉄ガーネットを集束イオンビーム法で加工して作成したマイクロカンチレバー構造を用いた。カンチレバーの根元にパターニングしたヒーター線からの加熱によるスピンSeebeck効果を用いることでカンチレバーにスピン流を注入し、その際生じる振動をレーザーDoppler干渉計によって計測した。熱応力による振動を排除するため、交流熱流と交流磁場によるヘテロダイン信号を測定した結果、交流磁場とカンチレバーが直交する際のみ有意な振動が観測された。この振る舞いはスピン流-力学的角運動量変換の対称性によく対応している。講演では、スピン流を遮断した実験等、結果の詳細を報告する。
