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佐野 涼太郎*; 松尾 衛
Physical Review Letters, 130(16), p.166201_1 - 166201_7, 2023/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)Recent experiments have shown an indication of a hydrodynamic magnon behavior in ultrapure ferromagnetic insulators; however, its direct observation is still lacking. Here, we derive a set of coupled hydrodynamic equations and study the thermal and spin conductivities for such a magnon fluid. We reveal the drastic breakdown of the magnonic Wiedemann-Franz law as a hallmark of the hydrodynamics regime, which will become key evidence for the experimental realization of an emergent hydrodynamic magnon behavior. Therefore, our results pave the way toward the direct observation of magnon fluids.
仲田 光樹; 大沼 悠一*; Kim, S. K.*
Physical Review B, 105(18), p.184409_1 - 184409_7, 2022/05
被引用回数：2 パーセンタイル：34.67(Materials Science, Multidisciplinary)普遍的熱磁気法則「マグノンWiedemann-Franz則」が非線形応答領域において破れることを理論的に解明することに成功した。
仲田 光樹; 大沼 悠一*
Physical Review B, 105(14), p.144436_1 - 144436_7, 2022/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)直線偏光レーザー照射下の磁性絶縁体接合系で創出されるマグノンスピン流の生成機構を明らかにする。
山本 剛史*; 加藤 岳生*; 松尾 衛
Physical Review B, 104(12), p.L121401_1 - L121401_5, 2021/09
被引用回数：5 パーセンタイル：44.86(Materials Science, Multidisciplinary)We investigate the spin Seebeck effect and spin pumping in a junction between a ferromagnetic insulator and a magnetic impurity deposited on a normal metal. By performing a numerical renormalization group calculation, we show that spin current is enhanced by the Kondo effect. This spin current is suppressed by an increase in temperature or a magnetic field comparable to the Kondo temperature. Our results indicate that spin transport can be a direct probe of spin excitation in strongly correlated systems.
船戸 匠*; 松尾 衛
Physical Review B, 104(6), p.L060412_1 - L060412_5, 2021/08
被引用回数：3 パーセンタイル：27.71(Materials Science, Multidisciplinary)We theoretically study spin transport in two- or three-dimensional Rashba systems dynamically distorted by surface acoustic waves. The spin currents in the linear response to lattice distortion dynamics are calculated on the basis of a microscopic theory combined with local coordinate transformations. As a result, we find a mechanism of direct spin-current generation from lattice distortion not associated with a charge current or spin accumulation. Moreover, the in-plane helicity currents are generated by shear surface acoustic waves via the present mechanism. The generated helicity currents are not parallel to the vorticity of the lattice, and cannot be created with the conventional methods. Thus, our findings offer an alternative functionality of the conventional Rashba systems in the field of spintronics.
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 Gd
Ga
O
(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.
-suppression of magnonic shot noise in diffusive insulating magnets仲田 光樹; 大沼 悠一*; 松尾 衛*
Physical Review B, 100(1), p.014406_1 - 014406_8, 2019/07
被引用回数：1 パーセンタイル：4.76(Materials Science, Multidisciplinary)強磁性絶縁体接合系と比較し、不純物散乱をうける磁性絶縁体バルク中のマグノン流ノイズはに抑制されることを明らかにした。
仲田 光樹; Kim, S. K.*; 高吉 慎太郎*
Physical Review B, 100(1), p.014421_1 - 014421_9, 2019/07
被引用回数：10 パーセンタイル：49.82(Materials Science, Multidisciplinary)巨視的磁化が無いため これまでスピントロニクス分野で見落とされていた「Neel磁気秩序を有する反強磁性絶縁体」に着目し、マグノンに宿る「トポロジカル量子物性」の創発・発芽機構をFloquet理論の観点から理論的に確立・解明した。特に 「マグノン」に特有の「電場誘起の幾何学的位相」を活用し、「時間反転対称性により保護されたトポロジカル物性」の制御・デザイン方法を確立した。本研究により 反強磁性絶縁体に固有の「非平衡トポロジカル物性」のレーザー制御・光デザインが実現可能になる。2018年に量子光学分野の発展に対してノーベル物理学賞が与えられたことに象徴される通り、昨今のレーザー技術の進展は目覚ましい。本研究はそうした「量子光学」分野と「マグノンスピントロニクス」分野を紡ぎ、両者に「光マグノンスピントロニクス」という新たな架け橋をかける革新的研究と位置づけられる。
家田 淳一; 前川 禎通
Spin Current (2nd Edition), p.69 - 92, 2017/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Electrical & Electronic)この章では、磁気伝導体のスピン流と電圧を発生させる新しい概念であるスピン起電力(SMF)について概説する。SMFは、伝導スピンと磁化の間の交換相互作用を介して磁気ナノ構造に誘起され、断熱的,非断熱的、およびそれらのスピン-軌道結合等価物の様々なタイプのスピン電界が見出されている。実験では、スピン軌道結合の寄与を含め断熱的SMFが観察されているが、非断熱効果の検出はいまだ困難である。SMFは、磁化ダイナミクスの電気的検出を提供するため、通常の方法では困難であった反強磁性体のダイナミクスを検出することができるなど様々な応用につながると期待される。
大沼 悠一; 松尾 衛*; 前川 禎通; 齊藤 英治
まぐね, 12(5), p.217 - 224, 2017/10
熱とスピンの相互変換現象であるスピンゼーベック効果及びスピンペルチェ効果について微視的理論に基づき議論を行う。まずはじめに、熱流からスピン流を生成するスピンゼーベック効果について議論する。スピンゼーベック効果の最近の進展を紹介し、フェリ磁性体でのスピンゼーベック効果の符号反転について説明する。次に、スピン流による熱流生成法であるスピンペルチェ効果について議論する。最後に、スピンゼーベック効果とスピンペルチェ効果がオンサーガの相反関係によってまとめられることを示し、スピンと熱の輸送に関するケルビンの関係式を導出する。
山根 結太*; 家田 淳一; Sinova, J.*
Physical Review B, 94(5), p.054409_1 - 054409_8, 2016/08
被引用回数：28 パーセンタイル：75.74(Materials Science, Multidisciplinary)反強磁性体におけるスピントランスファートルクの理論を定式化し、交換相互作用エネルギーが磁気副格子間の電子ダイナミクスの運動エネルギーに対して大きい場合と小さい場合の両者を取り扱う。本理論により、反強磁性体におけるスピントランスファートルクの効率が明確に定義された物質パラメータを用いて自然に導入される。この結果、電流は交換相互作用が相対的に大きな場合は反強磁性秩序関数と、逆に小さな場合は副格子傾斜磁化と、それぞれより強く結合することが判明した。またこの効果は、電流存在下での反強磁性スピン波分散関係の解析により定量化できる。特に、交換相互作用が相対的に大きな極限では、スピン波のドップラー効果が常に生じるのに対し、その逆の極限では副格子傾斜磁化が顕著となるようなモードにおいてのみ電流に対する応答が生じる。これらの知見は、入れ子構造や層状構造など様々な副格子構造をもつ反強磁性体におけるスピントランスファートルクの理解と設計に対する枠組みを与える。
白 怜士*; 田代 隆治*; 中山 裕康*; 家田 淳一; 圓谷 志郎; 境 誠司; 安藤 和也*
Applied Physics Express, 8(7), p.073009_1 - 073009_3, 2015/07
被引用回数：4 パーセンタイル：18.63(Physics, Applied)Ni
Fe
/Pt二重層の境界面に、単層グラフェン(SLG)を挿入するとスピンポンピングが強力に抑制されることを見いだした。NiFe/Pt二重層におけるスピンポンピングは、強磁性層の磁化緩和を促進させる。このことは、強磁性共鳴線幅のマイクロ波周波数依存性により定量的に評価される。我々は、このスピンポンピングによる磁化緩和の促進が、NiFe/SLG/Pt三重層において消失することを示す。本成果は、単一原子層によってスピンポンピングが遮断されることを示しており、金属系のスピンポンピングにおける界面短距離スピン交換結合の重要性を明らかにするものである。
針井 一哉; 松尾 衛; 高橋 遼; 小野 正雄; 家田 淳一; 中堂 博之; 岡安 悟; 前川 禎通; 齊藤 英治
no journal, ,
スピンの流れであるスピン流はスピントロニクス領域において鍵となる概念である。スピン流は磁化、光、電流などの間の角運動量変換を用いて生成される。しかし、力学的な回転による角運動量は現在までスピン流生成に有効活用されてこなかった。この発表において我々は、スピン角運動量と回転の間の基本的な相互作用であるスピン回転相互作用に基づいた、力学的手法によるスピン流生成について、実験・理論両面での最近の結果を報告する。
Fe
Oの超低エネルギースピン波の分散社本 真一; 松浦 直人*; 赤津 光洋*; 伊藤 孝; 根本 祐一*; 柴田 薫
no journal, ,
YFeOのスピン波の動的磁化率をJ-PARC/MLFの装置DNAを用いて絶対値で求めたことで、これまでわかっていない超低エネルギーのスピン波分散を推測することができるようになった。
家田 淳一
no journal, ,
スピントロニクスは、凝縮系における電子の電荷とスピンの自由度を利用して、基礎研究と技術応用の両面において新しい展開を生み出すことを目的としている。スピン軌道相互作用、および伝導電子と磁気モーメントの交換相互作用が協働することで、スピン流の生成、制御、検出を可能とするような新現象が次々に生み出されている。本講演において、スピン流に基づくマイクロ発電の新手法について我々の取り組みを紹介する。
FeOの中性子散乱実験社本 真一; 松浦 直人*; 赤津 光洋*; 安井 幸夫*; 伊藤 孝; 家田 淳一; 遠藤 仁*; 小田 達郎*; Chang, L.-J.*; 根本 祐一*; et al.
no journal, ,
YFeO(YIG)について、エネルギー分解能の高い中性子非弾性散乱装置DNAやVIN-ROSEを用いて超音波印加の磁気散乱への効果を調べてきたので、その途中経過を報告する。
FeOの超音波印加下での中性子散乱実験社本 真一; 松浦 直人*; 赤津 光洋*; 安井 幸夫*; 伊藤 孝; 家田 淳一; 遠藤 仁*; 小田 達郎*; Chang, L.-J.*; 根本 祐一*; et al.
no journal, ,
YFeO(YIG)について、エネルギー分解能の高い中性子非弾性散乱装置DNAやVIN-ROSEを用いて超音波印加の磁気散乱への効果を調べてきたので、その途中経過を報告する。
仲田 光樹; 大沼 悠一*; 松尾 衛*
no journal, ,
Keldysh形式(Green関数法)を用い、Fermi粒子系(電子系)に対する「Boltzmann-Langevinアプローチ」をBose粒子系(マグノン系)に発展・適用させ、量子統計性に依らない普遍的輸送物性をショットノイズ(非平衡雑音)の観点から明らかにする。
仲田 光樹; 大沼 悠一*; 松尾 衛*
no journal, ,
電子系で培われた「非平衡雑音(電流ノイズ)」に関する知見を、Keldysh形式(Green関数法)を通じて「スピン流」、特に磁性絶縁体中を流れる「マグノン流(スピン波スピン流)」に適用・応用して得られた、内在するスピン流量子物性、量子統計性に依らない普遍的輸送物性について議論する。
仲田 光樹; Kim, S. K.*; 高吉 慎太郎*
no journal, ,
巨視的磁化が無いため、これまでスピントロニクス分野で見落とされていた「Neel磁気秩序」を有する「反強磁性絶縁体」に着目し、レーザー照射下のマグノンに宿る「非平衡トポロジカル量子物性」の創発・発芽機構を解明した。特にマグノンに特有の「電場誘起の幾何学的位相」に着目し、Floquet理論に基づき、「時間反転対称性により保護されたトポロジカル物性」のデザイン・制御理論を構築した。本研究により、反強磁性絶縁体に特有な「非平衡トポロジカル量子物性」のレーザー制御・光デザインが実現可能になった。
