51探花

【本学研究者情报】

〇材料科学高等研究所　教授　齐藤英治

〇金属材料研究所　教授　藤田全基

【発表のポイント】

• トリプロンと呼ばれる準粒子がスピン流を伝搬することを実証した。
• スピンが二个ずつ强く结合した状态（ダイマー状态）における相互作用によってスピン流が伝搬されることがわかった。
• スピン流を活用できる物质がさらに拡张され、スピントロニクスの研究にさらに促进されることが期待される。

【概要】

東北大学金属材料研究所のYao Chen博士課程学生（当時）と、東京大学大学院工学系研究科／東北大学材料科学高等研究所の齊藤英治 教授らを中心とする研究グループは、茨城大学大学院理工学研究科理学野の佐藤正寛 准教授、東京大学大学院総合文化研究科の塩見雄毅 准教授、東北大学金属材料研究所の藤田全基 教授、南部雄亮 准教授、Yifei Tang博士課程学生、岩手大学理工学部の大柳洸一 助教、東京大学物性研究所益田隆嗣 准教授らと共同で、トリプロンと呼ばれる準粒子（注1）がスピン流(注2)を伝搬することを実証しました。

电子の磁気的な性质である「スピン」の流れをスピン流と呼びます。スピン流は电子の电荷の流れである电流と対比され、电流では不可能であった省电力による情报伝达や情报処理、エネルギー変换などに利用できるため、次世代のエレクトロニクスの候补「スピントロニクス（注3）」の重要な要素と期待されています。従来、スピン流はその磁気的な性质から金属や磁石などが主な研究対象とされてきましたが、近年、磁気秩序を持たない「量子スピン系（注4）」と呼ばれる物质群において従来と全く异なるスピン流の存在が明らかになってきました。

「量子スピン系」と呼ばれる物质群の中の「ダイマースピン系（注5）」と呼ばれる物质群において、トリプロンがスピン流の担い手となることがわかりました。本研究によって、スピン流を活用できる物质がさらに拡张され、スピントロニクスの研究にさらに促进されることが期待されます。

本研究成果は、英国科学雑誌「Nature Communications」に2021年8月31日午前10時（英国時間）にオンライン掲載されました。

図１：CuGeO3の結晶構造。 銅イオンは点線上に鎖状に並んでいる。

【用语解説】

注１）準粒子
物质の内部で生じる物理量の変化（揺らぎ）が、物质中で粒子のようにふるまう现象のこと。结晶を构成する原子の位置の揺らぎに対応したフォノン、磁石を构成するスピンの揺らぎに対応したマグノンなど様々なものがあり、トリプロンも準粒子の一つ。

注２）スピン流
电子の磁気的性质である「スピン」の流れのこと。

注３）スピントロニクス
电子の磁気的性质であるスピンを利用して动作する全く新しい电子素子（トランジスタやダイオードなど）を研究开発する分野のこと。

注４）量子スピン系
スピンのもつ量子力学的な特徴（ゆらぎなど）が顕着に表れる系であり、物质中で生じる量子力学のもつ不思议な性质を调べるのに适した系とされている。

注５）ダイマースピン系
磁気的な相互作用の强弱が交代することによって、スピンが２个ずつ强く结合するダイマー状态(スピン対)と呼ばれる状态をとる系のこと。

详细（プレスリリース本文）

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