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慶應義塾

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。

2022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

2021年度(以下、事业报告のとおり)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、2022年度も引き続き下记の活动を行う。

  1. シンポジウム/研究会の共催?协賛

  2. 広报?アウトリーチ活动

  3. 国际会议派遣补助

  4. 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

  5. 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

■2022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。

2021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。

  1. 「非一様物质中の电流涡を用いたスピン流生成法の开発」磁気回転効果は、物质の磁気の源が电子の回転运动であることを示す普遍的な物理现象であり、全く新しい磁気制御方法として期待されていた。しかし、その効果の大きさは、最新の远心分离器で回転させても地磁気よりも弱く、物质の磁気制御に使えなかった。研究グループは、电気伝导度をナノメートル幅で変调させた倾斜材料を人工的に作製し、プラチナに匹敌する巨大なスピン流を生成できることを世界で初めて発见した。

  2. 「音波を用いたスピン起电力生成法の开発」强磁性薄膜に音波を注入すると、磁気回転効果と磁気弾性効果の交差効果としてスピン起电力が発生することを新たに理论予言した。

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、2.の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)

公刊論文数:4報(Physical Review Letters (IF=9.161 @2020)など)

学会発表件数:(国内)7件、(国际)7件

イベントなど社会贡献の実绩:

厂辫颈苍-搁狈闯研究発表会(2022年3月10日、オンライン予定)の开催(东大?东北大?阪大?京大?庆大による共同开催)など

■センター活动を通じて特に成果を挙げた事柄

研究成果において、実用化に向けた展开が期待できるものとして、(1)表面弾性波におけるスピン流源の空间分布を调査した研究の副产物である「ナノスケール倾斜材料による巨大スピン流生成」と、(2)表面弾性波の格子回転を利用した「スピン起电力の発现」が挙げられる。(1)では、アモルファス厂颈と多结晶础濒复合材料において、巨大なスピン流が生成できること、更には电流とスピン流の変换が极めて非相反的であることを発见した。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である。(2)は、交流磁场ではなく音波を用いて强磁性体に直流のスピン起电力を発现できることを理论予言したものである。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、2022/02付でプレスリリースされた。

『磁気回転効果を用いて磁性体から起电力を取り出す机构の発见-音波を用いたスピントロニクスデバイス応用へ-』(2022年2月21日プレスリース)

プレスリリース:

设置期间

2021/03/01~2024/03/31

メンバー

プロジェクトメンバー

研究代表者

能崎 幸雄

教授理工学部磁性物理学、スピンダイナミクス、ナノ物性

江藤 干雄

教授理工学部物性物理学、半导体、メゾスコピック系、量子ドット、ナノテクノロジー

斎木 敏治

教授理工学部ナノフォトニクス、半导体量子构造、相変化材料工学、ナノバイオセンシング