スピントロニクス研究开発センター

公开日：2025.06.30

KGRI

センター概要

「スピントロニクス研究开発センター」は、慶大が日本のスピントロニクス研究の中心的役割を果たすことを目的として、基礎から応用の幅広い領域で世界をリードする研究成果を発信する。スピントロニクスとは、物質の電気特性と磁気特性の双方を制御することにより得られる新しい物理現象を見出し、その成果を電子?情報通信産業のイノベーションに結びつける新しい学術分野である。その創成と発展には、本塾の研究者と出身者が大きく寄与しており、今後の基礎学問としての更なる発展と産業界における応用を先導するためにスピントロニクス研究开発センターを設置した。

2023年度事业计画

■前年度より継続する活动内容について、継続する背景?根拠と目标

上记のように2022年度は、本センターの活动を通じて庆大のスピントロニクス研究成果の発信に加え、一部成果の国际的な共同研究へ発展を実现できるなど、当初目的通りの成果を上げることができた。このような成果を継続的に上げるため、2023年度も引き続き下记の活动を行う。

シンポジウム／研究会の共催?协賛
広报?アウトリーチ活动
国际会议派遣补助
庆大理工学部の研究共有スペースを利用したセンターの研究スペース拡充
最先端スピントロニクスデバイス研究に必要な共用设备料金の补助

■2023年度の新规活动目标と内容、実施の背景

本センターは、塾内のスピントロニクス研究者の拠点であると同時に、国内外のスピントロニクス研究者間の連携を推進するスピントロニクス連携ネットワークの中心としての任務を遂行する。そのため、日本のスピントロニクス分野の研究者コミュニティの代表として、東京大学、東北大学、大阪大学、京都大学、慶應義塾大学の拠点５大学が「スピントロニクス学術研究基盤と連携ネットワーク（Spintronics Research Network of Japan, Spin-RNJ）」拠点形成計画を「学術研究の大型プロジェクト－ロードマップ2020」として応募し、最高評価ランクでこれに採択され、2022年度から６年間の予算措置が内定している。このSpin-RNJ活動を通じ、慶大のスピントロニクス研究において大型予算の獲得を狙うだけでなく、拠点大学間の人材交流を通じた学術領域の発展と国際競争力の向上を目指す。また、これらの予算を活用してセンターオフィスと共通研究スペースを開設し、センター所員の有機的な連携を実現することにより、スピントロニクス研究において新機軸を生み出す。

2022年度事业报告

■当该年度事业计画に対する実施内容、および研究成果と达成度

本年度は、电子スピンを利用した全く新しいデバイス応用に结び付ける研究を実施し、次のような成果を得た。

ビスマスと磁性体の接合系における异方的なスピン注入

本研究では、ビスマスと強磁性絶縁体の二層薄膜系を考え、スピンポンピングによる強磁性共鳴の緩和変調についてスピントンネルハミルトニアンの方法を用いた微視的な解析を行った。結果として、ビスマスのバンド構造に依存して緩和変調に異方性が現れることを見出した。これは強磁性共鳴が電子系の異方的なバンド構造へのプローブとして応用されうることを示唆する。本成果はPhysical Review B誌に掲載された。

蝉波超伝导体における表面弾性波を用いたスピン流生成

超伝導体は長距離スピン輸送などスピントロニクスへの応用が期待されてきたものの、電場や磁場の利用が困難であるため、スピン流生成には強磁性体との接合が不可欠であった。本研究は表面弾性波の持つ角運動量を用いることで、磁性体を接合させることなく超伝導体単膜においてスピン流が生成されることを理論的に示した。これは超伝導スピントロニクスの発展に寄与し得る。本成果はPhysical Review B誌に掲載された。

(1)、(2)の成果とも、中国科学院大学カブリ理论科学研究所との国际共同研究の成果である。さらには、成果は本センターの特任助教が主导したものである。このように、本センターを介した密接な研究交流によるものであり、当初の目的を达成している。

■公刊论文数（件数と主たる公刊誌名）、学会発表件数（国内?国际）、イベントなど社会贡献の実绩（年月日、场所）

(1) 公刊論文数：5報

Enhancement of room-temperature unidirectional spin Hall magnetoresistance by using a ferromagnetic metal with a low Curie temperatureK. Yamanoi, H. Semizu, and Y. Nozaki?Phys. Rev. B,?106, L140401 (5 pages) (2022).
Temporal-offset dual-comb vibrometer with picometer axial precisionA. Iwasaki, D. Nishikawa, M. Okano, S. Tateno, K. Yamanoi, Y. Nozaki, and S. Watanabe?APL Photonics,?7, 106101 (8 pages) (2022).
Spin Elastodynamic Motive ForceT. Funato and M. Matsuo?Phys. Rev. Lett.,?128, 077201 (5 pages) (2022).
Spin pumping into anisotropic Dirac electronsT. Funato, T. Kato, and M. Matsuo?Phys. Rev. B,?106, 144418 (10 pages) (2022).
Acoustic spin transport by superconducting quasiparticlesT. Funato, A. Yamakage, and M. Matsuo?Phys. Rev. B,?106, 214420 (7 pages) (2022).

(2) 学会発表件数：（国内）15件（うち4件は招待講演）、（国際）7件

?国内会议発表

非一様系の局所角運動量に由来する磁気回転効果を用いたスピントロニクス能崎幸雄?2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会, 21p-A307-7, 東北大, Sep. 20-23, 2022.

ほか14件

?国际会议発表

Theory of Spin Elastodynamic Motive ForceT. Funato, M. Matsuo,?24th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces (ICMFS-2022), Okinawa, Japan, Jul. 10-15, 2022.

ほか6件

(3) イベントなど社会貢献の実績：

「スピントロニクス学術研究基盤と連携ネットワーク（Spin-RNJ）」シンポジウム Spin-RNJ 報告会（東大?東北大?阪大?京大?慶大による共同開催）

など

■センター活动を通じて特に成果を挙げた事柄

社会実装可能な研究成果として、音波の磁気回転効果に関する研究の副产物である人工ナノ合金とナノスケール倾斜材料による巨大スピン流生成と、固体中の音波によるスピン起电力の発现がある。スピン流を用いた磁気メモリ动作の飞跃的な省电力化と、スピン流生成材料の新たな开発基轴を与える研究成果として位置づけられる。また、电流印加が必须の交流磁场ではなく、电圧制御が可能な音波によるスピン起电力生成は、実デバイス化において消费电力を大きく抑制できるため、今后様々な応用展开が见込める。なお本件は、庆大知财部门からの特许申请につながっており、社会実装に向けた着実な成果といえる。