スピン流の伝搬機構の直接観測に成功―スピントロニクスの微視的な解明前進：東北大学/総合科学研究機構
(2020年7月3日発表)
東北大学と（一財）総合科学研究機構の研究グループは7月3日、イギリス、フランス、アメリカの研究者らと共同で、絶縁性磁性体のスピン流を伝搬する、電子スピン歳差運動の回転方向の直接観測に成功したと発表した。次世代の電子技術であるスピントロニクスにとって重要なスピン流の伝搬機構を実験的にとらえたもので、デバイス開発などへの貢献が期待されるという。
スピントロニクスは電子の電気的性質だけではなく、電子の回転がもたらす磁気的性質であるスピンも併せて活用し、エレクトロニクスのさらなる高度化、省エネルギー化などを目指す次世代の電子技術。
エレクトロニクスの要は電子の流れである電流だが、スピントロニクスにとってのそれは磁気の流れのスピン流。スピン流はスピン角運動量の流れのことで、スピン流は磁気モーメントを輸送する。電流とは違ってスピン流はある時間、ある距離で消失する。
スピン流の生成・検出・制御を目指して近年精力的に研究開発されているが、ミクロな視点からの微視的な理解は進んでいなかった。
研究グループは今回、絶縁性の高い磁性体におけるスピン流の伝搬を実験的に観察することを試み、初めてその観測に成功した。
絶縁性磁性体では、電子スピンの歳差運動によってスピン流が伝搬される。この歳差運動の回転方向をマグノン極性というが、中性子スピンの偏極を揃えた偏極中性子散乱によってこの観測に成功した。
検出されたマグノン極性はスピントロニクス物質の機構解明や物質開発の設計指針に欠かせない微視的情報で、今後マグノン極性を活かしたデバイスの開発が期待されるとしている。
