光照射によって「巨大な」磁気の波を発生

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【研究成果のポイント】
・Gd-Fe-Co 合金から作られた磁性薄膜において、一定の条件を満たした場合に、光励起によって巨大な磁気の波が伝搬することを発見しました。
・従来の 10 倍以上の振幅で伝搬する磁気の波を可視化できたのは本研究が初めてです。
・磁気の変調を利用した光-磁気情報変換素子や情報通信システムへの展開が期待されます。

【概要】
公益財団法人高輝度光科学研究センター(JASRI)、大阪大学大学院基礎工学研究科(阪大院基礎工)、東北大学(東北大)、大阪大学大学院工学研究科(阪大院工)、日本大学(日本大)、および愛知医科大学(愛知医大)は共同で、磁性合金薄膜にパルス光※1 を照射することにより、これまでにない巨大な磁気の波が生成されることを発見しました。この成果は、磁気の変調を利用した素子や通信デバイスの開発に寄与するものと期待されます。近年、物質の電子とスピン※2 の両方の自由度を活用する電子工学「スピントロニクス」が精力的に研究されており、その中で、物質中に磁気の波(スピン波※3)を発生させて情報伝達に利用するという新規技術の応用が期待されています。この研究では、大型放射光施設 SPring-8※4 の瞬時に光る放射光を用いて、レーザーパルス光を Gd–Fe–Co 合金と呼ばれる磁性体の薄膜に照射した直後のスピンの振る舞いを「時間・空間に分けて」観測したことにより、これまでの 10 倍程度の振幅を持つ「巨大な」スピン波を発見し、直接的に観測することに成功しました。パルス光を用いてスピン波が励起される現象自体はこれまでも知られていましたが、これまでにない巨大な現象として観測できたことで、スピン波を用いた磁気通信技術の実用化に寄与するものと期待されます。今回の研究成果は、JASRI(大河内 拓雄 研究員、木下 豊彦 主席研究員、中村 哲也 副主席研究員、小嗣 真人 研究員(現:東京理科大学))、阪大院基礎工(菅 滋正 名誉教授(現:ドイツ ユーリッヒ研究センター)、関山 明 教授、藤原 秀紀 助教)、東北大(角田 匡清 准教授、高橋 宏和 大学院生(現:TDK 株式会社))、ドイツ ユーリッヒ研究センター(Claus. M. Schneider 教授、Roman Adam 研究員)、阪大院工(笠井 秀明 名誉教授(現:明石工業高等専門学校)、坂上 護 特任教授(現:フィリピン デ・ラ・サール大学)、Elvis F. Arguelles 大学院生)、日本大(塚本 新 教授)、愛知医大(黒田 寛人 教授)のグループの共同研究によるもので、2017 年 9月 12 日(英国時間)に物理系学術誌刊行センターが刊行する Applied Physics Express誌にオンライン掲載されます。

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