量子ナノ磁性研究チーム

ナノスケールの微小磁性体中には、その形状やサイズを反映した磁区構造が形成されます。例えば磁気円盤中に生成する磁気渦はその中心に極性と旋回という2つの自由度をもち、それらを2次元配列させた「磁気人工格子（マグノニック結晶）」を設計・作製することにより次世代磁気記憶・演算素子として発展が期待されます。我々はこれらナノスケール磁性体を作製し、その静的及び動的な基礎磁気物性を実験的に調べています。また、ナノスケール磁性体を利用して、電荷の流れを伴わない「純スピン流」と呼ばれるスピン角運動量のみの流れを作り出すことができます。この純スピン流を非磁性体金属や超伝導体に注入することで、スピンホール効果、スピン注入磁化反転、スピン蓄積効果などさまざまな興味深い現象を観測することが可能となります。最終的にはこれらの技術やスピン注入によって生じる新規な磁性を応用したスピントロニクス素子の研究開発を目指しています。

研究分野

物理学 / 工学 / 材料科学

研究テーマ

• ナノスケール磁性体の静的および動的磁化挙動に関する研究
• スピン注入によって誘起される磁化反転や磁気相転移現象に関する研究
• ポテンシャルラチェットを用いたナノスピントロニクス素子の基礎物性研究
• 高偏極スピン源の開発
• スピン流の物性と生成手法に関する研究

主要論文

1. Y. Niimi, D. H. Wei, H. Idzuchi, T. Wakamura, T. Kato, and Y. Otani:
   "Experimental verification of comparability between spin-orbit and spin-diffusion lengths"
   Phys. Rev. Lett. 110, 016805-1~5 (2013).
2. Y. Niimi, Y. Kawanishi, D. H. Wei, C. Deranlot, H. X. Yang, M. Chshiev, T. Valet, A. Fert, and Y. Otani:
   "Giant spin Hall effect induced by skew scattering from Bismuth impurities inside thin film CuBi alloys"
   Phys. Rev. Lett. 109, 156602-1~5 (2012).
3. D. H. Wei, Y. Niimi, B. Gu, T. Ziman, S. Maekawa, and Y. Otani:
   "The spin Hall effect as a probe of nonlinear spin fluctuations"
   Nature Commun. 3, 1058-1~5 (2012).
4. H. Idzuchi, Y. Fukuma, and Y. Otani:
   "Towards coherent spin precession in pure-spin current"
   Scientific Reports 2, 628-1~5 (2012).
5. Y. Fukuma, L. Wang, H. Idzuchi, S. Takahashi, S. Maekawa, and Y. Otani:
   "Giant enhancement of spin accumulation and long-distance spin precession in metallic lateral spin valves"
   Nature Mater. 10, 527~531 (2011).
6. S. Sugimoto, Y. Fukuma, S. Kasai, T. Kimura, A. Barman, and Y. Otani:
   "Dynamics of coupled vortices in a pair of ferromagnetic disks"
   Phys. Rev. Lett. 106, 197203-1~4 (2011).
7. Y. Niimi, M. Morota, D. H. Wei, C. Deranlot, M. Basletic, A. Hamzic, A. Fert, and Y. Otani:
   "Extrinsic spin Hall effect induced by Iridium impurities in Copper"
   Phys. Rev. Lett. 106, 126601-1~4 (2011).
8. T. Yang, T. Kimura, and Y. Otani:
   "Giant spin-accumulation signal and pure spin-current-induced reversible magnetization switching"
   Nature Physics 4, 851~4 (2008).
9. L. Vila, T. Kimura, and Y. Otani:
   "Evolution of the spin Hall effect in Pt nanowires: Size and temperature effects"
   Phys. Rev. Lett. 99, 226604-1~4 (2007).
10. T. Kimura, Y. Otani, T. Sato, S. Takahashi, and S. Maekawa:
    "Room temperature reversible spin Hall effect"
    Phys. Rev. Lett. 98, 156601-1~4 (2007).