本研究成果のポイント

・反強磁性体磁化ダイナミクス注１）から生じるスピン流注２）の検出に成功
・スピンポンピング効果注３）によるテラヘルツ波⇒スピン流変換現象の発現機構を解明
・テラヘルツ波⇔スピン流変換インターフェースの効率向上に期待

概要

　名古屋大学大学院工学研究科の森山 貴広 教授、服部 冬馬 博士前期課程学生、夛田 圭吾 学部生らの研究グループは、福井大学遠赤外領域開発研究センター・石川 裕也 講師、藤井 裕 教授、山口 裕資 准教授、立松 芳典 教授、東北大学金属材料研究所・木俣 基 准教授（当時）、木村 尚次郎 准教授、京都大学化学研究所・菅 大介 准教授、東邦大学理学部・大江 純一郎 教授らとの共同研究で、反強磁性体磁化ダイナミクスから生じるスピン流の検出に成功し、これまで知られていなかった反強磁性体におけるスピンポンピング効果によるテラヘルツ波⇒スピン流変換現象の微視的機構を明らかにしました。
　テラヘルツ波はbeyond 5G注４）などの大容量・高速通信を担う周波数帯の電磁波です。反強磁性体はその磁気共鳴周波数がテラヘルツ領域にあるため、テラヘルツ波に応答する磁性材料として注目されています。
　本研究では、反強磁性体α-Fe2O3（酸化第二鉄/ヘマタイト）の二つの磁化ダイナミクスモードに着目し、それらのダイナミクスから生じるスピン流を検出することで、反強磁性体におけるスピンポンピング効果の発現機構を明らかにしました。本成果は、テラヘルツ技術とスピントロニクス技術を融合した“テラヘルツスピントロニクス”の核心であるテラヘルツ波⇒スピン流変換を実証し、その機構を解明した極めて重要なマイルストーンとなるものです。本成果で得られた反強磁性体スピンポンピング効果の理解を基礎として、応用上重要であるテラヘルツ波⇒スピン流変換効率向上を目指す研究への展開や、反強磁性磁化とスピン流の相互作用物理のさらなる理解につながることが期待できます。
　本研究成果は、2024年１2月18日午前1時（日本時間）付国際学術誌『Physical Review Letters』に掲載されました。

論文名

Inter- and intra-sublattice spin mixing conductance of antiferromagnetic spin pumping effect in α-Fe2O3/Pt

著者

T. Hattori（1）, A. Fukuoka（2）, K. Kawagita（2）, K. Tada（1）, Y. Ishikawa（2）, Y. Yamaguchi（2）, Y. Tatematsu（2）, Y. Fujii（2）, M. Kimata（3）, S. Kimura（3）, D. Kan（4）, J. Ohe（5）, T. Moriyama（1）
１．名古屋大学、２．福井大学、３．東北大学、４．京都大学、５．東邦大学

掲載誌

「Physical Review Letters」

DOI

doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.256701
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研究者情報

石川　裕也　講師

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