Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
安立 裕人; 大江 純一郎*; 高橋 三郎; 前川 禎通
no journal, ,
Spin Seebeck effect refers to a thermal spin injection occurring over millimeter scales from a ferromagnet into an attached nonmagnetic metal [Uchida et al., Nature 455, 778 (2008)]. We discuss the importance of the phonon-drag process in the spin Seebeck effect. Our theory of phonon-drag spin Seebeck effect [Adachi et al., Appl. Phys. Lett. 97, 252506 (2010)] explains simultaneously the local nature of the spin Seebeck effect [Jaworski et al., Nature Materials 9, 898 (2010); Uchida et al., Nature Materials 10, 737 (2011)] and the signal enhancement at low temperatures [Jaworski et al., Phys. Rev. Lett. 106, 186601 (2011)]. We also discuss the difference between our approach and that developed in Xiao et al., Phys. Rev. B 81, 214418 (2010).
坂井 徹; 中野 博生*
no journal, ,
S=1/2等方的なカゴメ格子及び三角格子反強磁性体の磁化過程を理論的に研究した。39スピン・クラスターまでの数値的厳密対角化のデータから、微分磁化の振る舞いを解析したところ、カゴメ格子反強磁性体の飽和磁化の3分の1のところで、従来の磁化プラトーとは全く異なる異常な量子現象が発見され、これを磁化ランプと名付けた。これを従来から知られている三角格子反強磁性体の磁化プラトーと比較するため、両者の磁化曲線の臨界現象を特徴づける臨界指数を計算したところ、明らかに異なる値を示し、これらが全く異なるユニバーサリティクラスに属することがわかった。さらに、42スピン・クラスターの数値的厳密対角化により、カゴメ格子反強磁性体には、シングレットの基底状態とトリプレットの励起状態の間のいわゆるスピンギャップは存在しないことが示された。
家田 淳一; 山根 結太; 前川 禎通
no journal, ,
渦型磁壁の移動に伴うスピン起電力の数値解析を行う。磁壁のような磁化構造のダイナミクスは、伝導電子スピンに対してスピン依存する非保存力を及ぼし、この効果を用いた新しいタイプの磁気デバイスが提案されている。これまでに行われたパーマロイ細線を用いたスピン起電力の実験では、出力信号はたかだか500ナノボルト程度にとどまっていた。磁化構造を固定化し単純化した理論予測では、スピン起電力信号の大きさは外部磁場に比例して増大することが示される。その一方、高磁場領域での磁壁運動は、磁化構造の変形を伴う極めて複雑な振る舞いを示すことが知られている。このため、高磁場領域におけるスピン起電力がどのような磁場応答を示すかは、未だ明らかにされていなかった。本研究では、数値シミュレーションにより、このような高磁場領域における複雑な磁壁移動においても、スピン起電力信号が外部磁場に対して線形に増大することを示す。これらの知見は、最近行われた高磁場領域におけるスピン起電力の実験結果を説明する。
山根 結太; 捧 耕平*; 安 東秀*; 針井 一哉*; 大江 純一郎*; 家田 淳一; Barnes, S. E.*; 齊藤 英治; 前川 禎通
no journal, ,
Recently, a motive force of spin origin, i.e., a "spinmotive force", has been theoretically predicted and experimentally observed. A spinmotive force reflects the spin of electrons in an essential manner and is a new concept relevant to electronic devices. However, problems remain, one of which is the continuous generation of such a spinmotive force. In this study, we present experiment and theory that demonstrate the continuous generation of a dc spinmotive force by exciting a ferromagnetic resonance of a single comb-shaped ferromagnetic thin film. Experimental results are well reproduced by theoretical calculations, offering a quantitative and microscopic understanding of this spinmotive force.
前川 禎通
no journal, ,
When metals and semiconductors are placed in a temperature gradient, the electric voltage is generated. This mechanism to convert heat into electricity, the so-called Seebeck effect, has attracted much attention recently as the mechanism for utilizing wasted heat energy. Ferromagnetic insulators are good conductors of spin current, i.e., the flow of electron spins. When they are placed in a temperature gradient, generated are magnons, spin current and the spin voltage, i.e., spin accumulation. Once the spin voltage is converted into the electric voltage by inverse spin Hall effect in attached metal films such as Pt, the electric voltage is obtained from heat energy. This is called the spin Seebeck effect. Here, we present the linear-response theory of spin Seebeck effect based on the fluctuation-dissipation theorem and discuss a variety of the devices.
前川 禎通
no journal, ,
The goal of this tutorial is to provide an introduction to the basic concepts in spintronics, and an overview of the recent closely related theoretical and experimental developments in the field of spintronics. This is a general introduction of spin current, spin Seebeck effect, spin motive force. (1) What is spin current?, (2) Angular momentum conservation and spin transfer torque, (3) Energy conservation and spin motive force, (4) Spin Hall effect, (5) Spin Seebeck effect.
中村 博樹; 町田 昌彦
no journal, ,
銅酸化物に次いで高い超伝導転移温度を示す鉄系超伝導体には、さまざまな結晶構造のものが存在することが知られている。最近、新しい結晶構造を持つCa-Fe-Pt-As型の鉄系超伝導体が発見され、その転移温度は30K以上の高いものであった。しかし、この物質の電子状態については従来の鉄系超伝導とは異なっているものである可能性が指摘されている。本発表では、この物質に対する、第一原理計算による電子状態の詳細な調査を報告する。結果としては、Ptの電子の影響が見られるものの、Feの電子状態は他の鉄系超伝導体と変わらないものであることがわかった。このことから、この物質も他の鉄系超伝導と同じ超伝導発現機構を持っていることが推測できる。この得られた知見により、新しいエネルギー機能材料として注目されている鉄系超伝導体の超伝導発現機構の解明に貢献することが期待される。
森 道康; 挽野 真一*; 小椎八重 航*; 前川 禎通
no journal, ,
Nano-scale magnetic materials for spintronics devices are extensively studied due to many advantages. Non-volatile memory using a magnetic domain wall (DW) is one example of such devices, and the oscillatory DW is examined toward several applications. Once such devices are realized in a microscopic circuit, one needs to measure the DW motion more precisely. In this talk, we discuss the transport properties characterized by a magnetic domain wall (DW) motion in a ferromagnetic Josephson junction, which is composed of a ferromagnetic wire with DW and two superconducting electrodes. Our previous theory is developed to include the DW motion into the Josephson current. By supposing a simplified DW structure, we find that the current-voltage curve exhibits stepwise structures, when DW oscillates in the ferromagnetic wire. The mechanism behind this result is common to the electric field generated by the vortex motion in the superconductor.
Gu, B.; Ziman, T.*; 前川 禎通
no journal, ,
We give a unified theory of the anomalous Hall effect (AHE) and the spin Hall effect (SHE) in ferromagnetic metals (FM). We do this by extending Kondo theory of the AHE in FM and including the short range spin-spin correlations. We find a novel relation between the SHE and the second order nonlinear spin fluctuation in FM near Curie temperature Tc, which has been hidden for about 50 years, since Kondo gave a relation between the AHE and the first order nonlinear spin fluctuation in pure FM near Tc in 1962. Our results show an essential difference between the AHE and SHE in terms of the symmetry. Our theory can be applied to the recent SHE experiment in FM near Tc by Y. Otani et al.
永井 佑紀; 田中 佳織*; 林 伸彦*
no journal, ,
超伝導体を用いたマイクロデバイスは、原子力分野をはじめとして、さまざまな産業への応用も期待され世界中で盛んに研究されているが、高機能なマイクロデバイスの設計には、メゾスコピックスケールの超伝導体の挙動を理論的に明らかにする必要がある。本講演では、上記課題に対し、メゾスコピック超伝導体に適用できる新しい数値計算手法を開発したことを報告する。なお、上記課題の解決にあたっては、準古典理論と呼ばれる従来理論を拡張し、任意の形状そして任意の材質の物質を取り扱えるように定式化することに成功した。これらの成果は、メゾスコピック超伝導体の基礎特性を明らかにする手法であるのみならず、第一原理計算と組合せることで、任意の物質特性を取り入れることが可能な手法でもあり、さまざまな物質からなるさまざまな系に対しても適用可能であるなど、波及効果が大きく、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤研究に資する成果である。
山田 進; 奥村 雅彦; 五十嵐 亮; 山本 篤史*; 町田 昌彦
no journal, ,
本発表では、CREST及び科学研究費補助金の研究計画に従い実施した量子多体問題の高精度数値計算手法の並列化・高速化と数値計算により得られた物理的成果に関する成果を発表する。得られた主要な成果の1つに、オリジナルな超並列計算機向き並列密度行列繰り込み群法を利用して、2-leg光学格子上のフェルミ原子ガスにおける斥力相互作用による超流動相関の高精度計算結果がある。この計算結果において特筆すべき点は、フェルミ原子ガスの超流動相関は閉じ込めポテンシャルの強さとクーロン反発力の2つのパラメータの影響を受けること、及び超流動相関が発達するパラメータの組合せとして2通りのパターンがあることを見いだしたことである。このことは、フェルミ原子ガスのような閉じ込めの必要な系では、物質自体のパラメータであるクーロン反発力の他に閉じ込めポテンシャルという外部のパラメータが物性の決定に重要な役割を果たしていることを示しており、実験による検証が期待される。この成果は科学技術振興機構・受託研究「超伝導新奇応用のためのマルチスケールマルチフィジックスシミュレーションの基盤の構築」に研究成果である一方、原子力材料の高精度シミュレーション技術の実証研究にも該当し、今後の核燃料等の強相関物質系の計算科学研究の進展に寄与する成果でもある。
小林 恵太; 奥村 雅彦; 太田 幸宏*; 山田 進; 町田 昌彦
no journal, ,
本発表では、科学技術振興機構(CREST)の受託研究課題「超伝導新奇応用のためのマルチスケール・マルチフィジックスシミュレーション基盤の構築」に従い実施した超伝導メゾスケールのシミュレーションに関する研究成果を発表する。得られた成果は、光学格子中に閉じ込められた中性原子フェルミオン気体において、縮退した多軌道を利用することでハルデーン量子相を実現できるとするアイデアである。中性原子気体では、ハルデーン相のような特殊な量子相の実現が重要なトピックスとなっており、発表では、その実現のためのアイデアと実現可能性を議論することで、実験による実現とその確認の重要性を指摘する。なお、提案するアイデアについては、具体的に縮退多軌道(p-軌道)の自由度を利用することで、系にスピンギャップ(ハルデーン量子相出現の証左)が現れることを、密度行列繰り込み群を用いた数値計算により、確認している。この成果は、鉄系超伝導など多軌道が関与する高温超伝導等の理解を目標とした研究の一環ではあるが、さまざまな物質で普遍的な問題である多軌道強相関物性に対する知見の獲得とも位置付けられ、今後の発展が期待される。なお、本成果は科学技術振興機構(CREST)受託研究の研究成果である一方、原子力材料のマルチスケールシミュレーションの技術開発にも資する成果でもある。