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創発物性科学研究センター量子ナノ磁性研究チーム

チームリーダー大谷義近（D.Sc.）

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研究概要

当チームでは、金属・半導体・絶縁体・高分子から成るナノトンネル接合や磁性体／非磁性体複合ナノ構造体を作製し、スピン流や軌道流を媒介とした磁壁移動や磁化ダイナミクスの量子的振る舞いを研究しています。特に、電子スピン、マグノン、フォノン等の準粒子間のスピン変換や結合機構の理解と高効率化に取り組んでいます。また、交換相互作用やスピン軌道相互作用を通じたスピン変換制御手法を開発し、省電力スピントロニクス素子の実現を目指しています。

研究主分野

数物系科学

研究関連分野

複合領域
工学

キーワード

スピントロニクス
スピン注入磁化反転
スピンダイナミクス
スピン軌道相互作用
スピンホール効果

主要論文

1. Wu, M., Chen, T., Nomoto, T., Tserkovnyak, Y., Isshiki, H., Nakatani, Y., Higo, T., Tomita, T., Kondou, K., Arita, R., Nakatsuji, S.,and Otani, Y.:
"Current-driven fast magnetic octupole domain-wall motion in noncollinear antiferromagnets"
Nature Commun. 15, 4305 (2024).
2. Isshiki, H., Budai, N., Kobayashi, A., Uesugi, R., Higo, T., Nakatsuji, S., and Otani, Y.:
"Observation of Cluster Magnetic Octupole Domains in the Antiferromagnetic Weyl Semimetal Mn3Sn Nanowire"
Phys. Rev. Lett. 132, 216702, (2024).
3. Hwang, Y., Puebla, J., Kondou, K., Gonzalez-Ballestero, C., Isshiki, H., S Sánchez Muñoz, C., Liao, L., Chen, F., Luo, W., Maekawa, S., and Otani, Y.:
"Strongly coupled spin waves and surface acoustic waves at room temperature"
Phys. Rev. Lett. 132, 056704 (2024).
4. Kim, J., Uzuhashi, J., Horio, M., Senoo, T., Go, D., Jo, D., Sumi, T., Wada, T., Matsuda, I., Ohkubo, T., Mitani, S., Lee, H-W., and Otani, Y.:
"Oxide layer dependent orbital torque efficiency in ferromagnet/Cu/oxide heterostructures"
Phys. Rev. Mater. 7, L111401 (2023).
5. Lyons, T., Puebla, J., Yamamoto, K., Deacon, R., Hwang, Y., Ishibashi, K., Maekawa, S., and Otani, Y.:
"Acoustically driven magnon-phonon coupling in a layered antiferromagnet" (Editors selection)
Phys. Rev. Lett. 131, 196701 (2023).
6. Liao, L., Puebla, J., Yamamoto, K., Kim, J., Maekawa, S., Hwang, Y., Ba, Y., and Otani, Y.:
"Valley-selective phonon-magnon scattering in magnetoelastic superlattices"
Phys. Rev. Lett. 131, 176701 (2023).
7. Budai, N., Isshiki, H., Uesugi, R., Zhu, Z., Higo, T., Nakatsuji, S., and Otani, Y.:
"High-resolution magnetic imaging by mapping the locally induced anomalous Nernst effect using atomic force microscopy"
Appl. Phys. Lett. 122, 102401 (2023).
8. Kondou, K., Shiga, M., Sakamoto, S., Inuzuka, H., Nihonyanagi, A., Araoka, F., Kobayashi, M., Miwa, S., Miyajima, D., and Otani, Y.:
"Chirality-induced magnetoresistance due to thermally driven spin polarization"
J. Am. Chem. Soc. 144, 7302 (2022).
9. Kim, J., Go, D., Tsai, H., Jo, D., Kondou, K., Lee, H-W., and Otani, Y.:
"Nontrivial torque generation by orbital angular momentum injection in ferromagnetic-metal/Cu/Al2O3 trilayers"
Phys. Rev. B 103, L020407 (2021).
10. Kondou, K., Chen, H., Tomita, T., Ikhlas, M., Higo, T., MacDonald, A. H., Nakatsuji, S., and Otani, Y.:
"Giant field-like torque by the out-of-plane magnetic spin Hall effect in a topological antiferromagnet"
Nature Commun. 12, 6491 (2021).