元スレ【物理】あらゆる物質で利用可能な新たなスピン流注入手法を発見　東北大とJAEA

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1 = :

東北大学金属材料研究所の安藤和也助教、齊藤英治教授、日本原子力研究開発機構(JAEA)先端基礎研究センター
の前川禎通センター長らの研究グループは、あらゆる物質へ応用可能な新たなスピン流注入手法を発見した
ことを明らかにした。同成果は、JAEAの先端基礎研究センター、ケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所
と共同で行われたもので、英国科学誌「Nature Materials」のオンライン版に掲載された。

近年、エレクトロニクスに加え、電子の磁気的性質(スピン)を活用したデバイスの実現に向けた研究が各所にて
進められている。しかし、磁気的性質の流れ「スピン流」を作り出すことは容易ではなく、特に電気抵抗率の
高い物質に関しては、インピーダンスミスマッチと呼ばれる物理的制限によりスピン流を注入することが
原理的に不可能であった。この制限を回避する唯一の方法は高品質な絶縁膜をスピン流注入源との界面に成長
させることだが、このような良質な絶縁膜を作成するためには多大な労力と時間が必要であり、スピントロニ
クス材料の開拓、スピントロニクスデバイスの設計のために、あらゆる物質へ応用可能な汎用的かつ高効率な
スピン流注入手法の実現が求められていた。

今回、研究グループが発見したスピン流注入手法はこれらの物理的制限を一切受けない汎用的なもので、かつ
このスピン流注入は電界により制御可能であることが明らかとなった。この発見により従来の1000倍以上の
スピン流を作り出すことが可能となり、スピントロニクスデバイス設計の自由度が向上したという。

▽図1 従来のスピン流注入方法(左)と今回の研究により発見されたスピン流注入方法(右)
本文>>2以降に続く

▽記事引用元　マイコミジャーナル（2011/06/29）
http://journal.mycom.co.jp/news/2011/06/29/010/index.html

▽東北大学プレスリリース
http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2011/06/press20110627-01.html
依頼がありました
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1308061081/98

▽Nature Materials
「Electrically tunable spin injector free from the impedance mismatch problem」
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat3052.html

2 = :

>>1続き

具体的に今回の研究では、磁性金属(Ni81Fe19)と半導体(GaAs)から成る素子を作製し、半導体層における
磁気・電気変換現象(逆スピンホール効果)を用いることで、磁性金属中の磁気のダイナミクスを利用した半導体
へのスピン流注入の検出に成功した。

▽図2 スピン流の注入と検出。磁性金属(Ni81Fe19)と半導体(GaAs)から成る素子において、
Ni81Fe19中の磁気のダイナミクスを励起するとGaAs層にスピンが注入され電圧が発生する
従来のスピン流注入は、電子のスピンの向きに偏りがある磁性金属を注入したい物質に接合し、この間に電圧
をかけ磁性金属中のスピン偏極した電子を移動させることで実現していたが、この場合、磁性金属(電気抵抗率:小)
と注入したい物質(例えば半導体)(電気抵抗率:大)の電気抵抗率が大きく異なることに由来するインピーダンス
ミスマッチという強い物理的制限のため、原理的にほとんどの電子スピンは界面で失われてしまい、高い効率
でスピンを注入することは困難であった。

今回の方法は、電圧の代わりに磁性金属中の磁気のダイナミクスを利用することで、電子のスピンだけを直接
駆動する「スピン圧」をスピン流を注入したい物質に直接与えてスピン流を作り出すものであり、こうした物
理的制限を一切受けずに済むため、従来の方法と比較して桁違いのスピン流を作り出すことが容易に可能となるとする。

なお、研究グループでは、あらゆる物質へ応用可能なスピン流源が確立されれば、スピントロニクス材料の開拓、
スピントロニクスデバイスの設計の自由度が劇的に広がることとなり、今回の研究により開拓されたスピン流
注入手法は、スピン流注入の物理的制限を根本的に回避するものであり、これまでごく限られていたスピン流
注入材料を半導体・有機物・高温超伝導といったあらゆる物質へと拡張することが可能で、これにより将来的
に超低電力電子技術が実現されれば、次世代の省エネルギー社会の実現が期待できるようになるとしている。

以上本文引用ここまで

3 :

ｽﾏﾝ、物理学科卒なのに全然分かりませんｗ

4 :

今の日本でそんな魔法を使える人はいません。

5 :

超電磁スピンの技が完成しそうな事はわかった

6 :

一体何が始まるんだ・・・

7 :

ヨーヨーに新しい技術が！

8 :

美味いよね

10 :

それで何ができるのよ　教えろ

11 :

っていうか電子スピンってなんですか？

12 :

一番分かっていない人こそ、専門用語連打することで分かったつもりになる。
これ素人が熱弁するときの一般論だから覚えておくように。

使い始めた用語とか使ってみたくて仕方が無いってやつな。

13 :

容量無限のHDDとかと同じ技術？
てかスピン流とか注入とかはじめて聞いた

14 :

ノーベル賞級です

15 :

スピントロニクスは最先端だから一般人が知らないのも無理はない
といっても俺も専門じゃないから説明はできないけど

16 :

またスピントロニクス詐欺師か

17 :

専門家以外はそれが具体的などんな製品や部品に役立つか書かないと、さっぱりわからない。
ネイチャーから引用してくるなら、最低でも説明できる程度の理解はするべき。これじゃ子供の
使いだよ！

18 :

来年の予算が降りやすくなるという効果が見込まれます

19 :

ドドスコスコスコ☆スピン流注入

20 :

スピンで01を表現するのか。
読み取るのが難しそうだな。

21 :

また東北大か！

22 :

>>21
東北大の材料系って、なんか悪魔に贄でも捧げてるかのように成果出すよね

24 :

いまさらビデオテープの研究されてもね

26 :

容量無限ハードディスクに使われる素材の幅が広がる感じ？

27 = 22 :

>>26
スピントロニクスｗｗｗ
から、ひょっとして笑ってられないんじゃないかって、それ以外の競合分野の人たちが心配しだす感じ

28 :

螺旋力？

29 :

スピン離岸流発生器ですね。

30 :

僕の肛門にもスピン流が注入されそうです。

31 :

Spinは箱入りのスナック菓子

32 :

具体的に現在の何がどうなるの？

33 :

英治君ならやると思ってました

34 :

動画で説明してくれ

35 = 24 :

スピンとは磁気のこと。
磁気記憶装置をかっこよく言うとスピントロニクスデバイスとなる。
そんだけ

36 :

要はアレだろ？
俺ら人間は例えばハードディスクなんかでも、ちっこい磁石を電磁石でこう向きを変えたりして記憶装置に使ってたりしてたけど、
物理法則の細かいところが分かってきてみるとそいつはすごい大雑把で力づくなやり方だってことが分かってきて、
ハンマーでぶっ叩いてるようなもんだったところを針でちょんとつつくだけで同じことができるようになったとかそういうことだろ？
知らんけど

37 :

つ、ついにできたか！！
この日が来るのを待っていた！！

さぁ説明してもらおうか。なんの話なのか一行で頼むm(._.)m

38 :

記憶媒体とかに応用できるのかな？

39 :

薄膜の磁性体を磁場で揺らして、膜に垂直方向に磁気の波がおこる。
そんで、下にある物質に波をぶち込む。
一方方向性のスピンが多くなるから、電子の分布に偏りができて電圧が発生する

こんな感じでいいのか

41 :

>>40
課題はまだまだいっぱいあるけど、上手いこと発展していけばその壁が一つ消えるかも、って記事

42 :

MRAMの実用化がはやまったら嬉しい事この上ない

43 :

ただの電磁誘導とどこが違うんだろうか

44 :

>>1を読んで混乱して、とりあえずすごいって言っておこうと思ったら>>43でまた混乱した

45 :

>>44
正直、俺はこの分野の研究をやってるんだけど
導体の上で磁石を高周波で揺らせば、電磁誘導で電気信号がでる。
半導体ならホール効果でも信号が出る
それを無理やりスピン流として評価してしまうと１０００倍とか意味不明の数値になるんだろうけど
実際起きていることはただの電磁気学だろうと思ってしまう

46 :

スピン流って、スピンした電子が流れていくって話？

47 :

さてはあとから、スピンという言葉が何回でてきたでしょ～かっ！という問題だな
あやうく引っかかるとこだったぜ

48 :

こういうのって数式じゃなくて直感だよな

49 :

超電磁スピン！！

50 :

何か知らんが、新たな大容量コンデンサーを作る事が出来るようになったらしいが
優秀な絶縁膜と言うとこは、同じ理由なの？

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