【物理】強磁性ジョセフソン接合に誘起されたスピン三重項クーパー対によりスピン流が強磁性体中を長距離伝搬 : 理系にゅーす

1: 依頼35-133＠pureφ ★ 2013/06/09(日) 17:25:18.06 ID:???

超伝導体で挟んだ強磁性体中を長距離流れるスピン流の原理を発見
－発熱がなく超低消費電力で動作する次世代スピントロニクスデバイスへ道筋－

http://www.riken.go.jp/~/media/riken/pr/press/2013/20130529_1/digest.jpg
超伝導/強磁性接合におけるクーパー対の波動関数の空間変化の概念図（左）とスピン流(実線)とジョセフソン電流(破線)の強磁性体の膜厚依存性(右)

スピンが注目されています。といってもテニスのトップスピンやフィギュアスケートのスピンではありません。電子が持っている角運動量のことで、磁気の起源でもありますが、なかなか頭の中にスッと入らず、ピンとこないですね。
厳密に言うと正確ではないですが、電子の自転をスピンと考えればどうでしょう。それは、ちょうどフィギュアスケートでいうスピンのような運動を電子がしていると想像できてピンとくると思います。ここでは、電子の自転運動をスピンと考えて下さい。

ちなみに、一定方向へ電荷が輸送されると電流になります。一方、スピンが輸送されるとスピン流となります。スピン流は電荷の流れを伴わないでスピンを輸送するために熱を発生しないという特徴があって、低消費電力で動作可能なデバイスの開発につながると期待されています。しかし、スピン流は電流とは違って、遠くまで輸送する事が難しいという問題点があります。そのために、現在、デバイス実現に向けて、スピンを効率良く遠くまで輸送（伝搬）する理論の構築や実験が活発化しています。

理研の研究チームは「どこまでスピン流を長距離輸送できるか」に挑戦しました。磁化の方向が異なる2層の強磁性体を、冷却すると電気抵抗がゼロになる超伝導体で挟んだ「強磁性ジョセフソン接合」を想定し、強磁性ジョセフソン接合の中を流れるスピン流を、数式で理論的に解き明かそうとしました。その結果、スピン流は電圧降下することなく、数十ナノメートルから数百ナノメートルにわたって強磁性体中を伝搬することが証明できました。

これまでのスピン流の伝搬距離は10ナノメートル以下でしたので、数百倍も距離が伸びたことになります。この長距離伝搬は、近接効果により強磁性体に誘起された「スピン三重項クーパー対」によって可能となったことを明らかにしました。近接効果とは、超伝導体と超伝導体にならない物質を結合すると、クーパー対が超伝導体にならない物質に侵入して、その物質が超伝導性を示すことです。

今回考案した強磁性ジョセフソン接合では、電流（今回の場合はジョセフソン電流）がゼロになるにもかかわらず、スピン流の減衰は1桁程度にとどまり、十分に観測可能な値であることも分かりました。この結果は、スピン三重項クーパー対によってスピン流と電流を分離できることを示しています。このクーパー対のスピン流と電流の分離は、物性物理学上の新しい現象であり、研究の新しいステージを提供すると期待できます。また、近接効果によって強磁性体中にスピン三重項クーパー対が誘起されることを、実験的に証明できるデバイスの作製にもつながります。

独立行政法人理化学研究所60秒でわかるプレスリリース　2013年5月29日
http://www.riken.go.jp/pr/press/2013/20130529_1/digest/
報道発表資料
http://www.riken.go.jp/pr/press/2013/20130529_1/

Long-Range Spin Current Driven by Superconducting Phase Difference in a Josephson Junction with Double Layer Ferromagnets
S. Hikino and S. Yunoki
Phys. Rev. Lett. 110, 237003 (2013)
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i23/e237003

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2: 名無しのひみつ 2013/06/09(日) 17:27:05.91 ID:RtjhTXly

なんでこの記者は「量子コンピュータ」に無理やり結び付けないの？

なんでまともなの？普通すぎてキモチワルイ。

6: 名無しのひみつ 2013/06/09(日) 19:05:58.39 ID:40AiYsT2

>>2
アホな新聞記者じゃなくて研究員が自分で書いてるからね

22: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 00:14:21.04 ID:baPT8VoA

>>6
なるほど、記者じゃなくて研究員が自ら書いたからか。

35: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 09:45:22.29 ID:nc7qFHpZ

>>2
＞発熱がなく超低消費電力で動作する次世代スピントロニクスデバイスへ道筋

って書いてあるだろ？
この『道筋』ってのが『工学的応用なんて全く考えてないよ』っていうサイン

36: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 11:22:56.56 ID:LECNkT1r

>>35
「まだ」だな

4: 名無しのひみつ 2013/06/09(日) 17:52:43.29 ID:iBLYfdGV

すごいな、まったくわからんｗ

8: 名無しのひみつ 2013/06/09(日) 19:37:14.38 ID:+fbt2p4v

つまりどういうことだってばよｗ

9: 名無しのひみつ 2013/06/09(日) 19:45:39.77 ID:J7qaCH8q

>>1
内容が簡単すぎてワラタ！

12: 名無しのひみつ 2013/06/09(日) 20:19:17.89 ID:iKibxST/

なるほど、全然分からんw

13: 名無しのひみつ 2013/06/09(日) 20:30:47.14 ID:GqB54PuE

ジョセフソン素子とか第五世代コンピュータとか懐かしすぎ

14: 名無しのひみつ 2013/06/09(日) 20:44:22.44 ID:syvXrA84

これはむずい

18: 名無しのひみつ 2013/06/09(日) 23:30:43.19 ID:FWyh66L1

超図解

　　　　　超伝導体
￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣
Y⌒Y⌒Y⌒Y⌒Y⌒Y⌒Y⌒　スピン流
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
　　　　　超伝導体
←　　　　　長　い　　　　→

20: 名無しのひみつ 2013/06/09(日) 23:59:14.45 ID:XJtKpy+B

こんなに意味分からない文章がこの世に存在するとは

21: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 00:14:20.40 ID:xDQcqEEs

スピン一重項クーパー対はスピン０のクーパー対で
スピン三重項クーパー対はスピン１のクーパー対ってことだけは理解出来た

23: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 00:40:11.42 ID:7YlMSihh

ジョセフジョースターがどうしたって？

24: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 00:55:52.65 ID:w93hfUVE

スレタイですでに意味不明

25: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 01:03:42.98 ID:GmPfpMqV

スピン三重県まで読んだ

26: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 01:36:40.94 ID:pr7sxL7R

三重県恐るべし

27: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 02:03:54.64 ID:Qmxcd9LU

鈴鹿サーキットの何か

28: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 02:56:07.50 ID:fNbi530c

どれも、物理学科なら大学3年までに一応習う現象だな(´・ω・｀)
まあ俺はロクに単位取らずにごまかして卒業しちゃったけど

29: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 05:03:42.90 ID:eIc/vtjR

ジョセフソン接合もクーパー対の馴染みのある言葉だから、比較的分かった気になれるよ

30: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 08:24:46.63 ID:R9ysHl+0

いつまでも回り続けるコマを、冷やした磁石の織物の上で
勢いそのままにけっこう移動できたよーってことでおk？

31: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 08:29:31.62 ID:d6SPn7YN

＞なかなか頭の中に「ス」ッと入らず、「ピン」とこないですね。

これが言いたかっただけちゃうんかと

32: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 08:54:57.51 ID:3eDK4ngG

ガリレオ湯川先生のセリフみたいだなｗ
さっぱりわからない・・・

33: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 09:23:38.81 ID:IxyzNbjA

>スピン流は電荷の流れを伴わないでスピンを輸送するために熱を発生しないという特徴があって、

また、この嘘か

>しかし、スピン流は電流とは違って、
>遠くまで輸送する事が難しいという問題点があります。

輸送でスピン流が散逸するってことは、熱が発生するってこった

>理研の研究チームは「どこまでスピン流を長距離輸送できるか」に挑戦しました。磁化の方向が異なる2層の
>強磁性体を、冷却すると電気抵抗がゼロになる超伝導体で挟んだ「強磁性ジョセフソン接合」を想定し、

本末転倒も、いいところだな

超伝導体使えるなら電流流しても熱は発生せず何十kmでも伝送できるから、「熱が発生しない」なんて嘘が罷り通っても
スピントロニクスの出番はない

>その結果、スピン流は電圧
>降下することなく、数十ナノメートルから数百ナノメートルにわたって強磁性体中を伝搬することが証明できました。
>これまでのスピン流の伝搬距離は10ナノメートル以下でしたので、数百倍も距離が伸びたことになります。

たったの、数百ナノメートルwwww

って、超伝導と違ってやっぱり散逸はするってことで、話にならんな

42: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 20:56:33.50 ID:QBgPXX9F

>>1
まず超電導とクーパー対を勉強して
そこからジョセフソン素子を学んで
さらにジョセフソン素子に強磁性体を挟んだ物理を理解して
それでスピンの結合を計算して
その近似を三重項まで求めて
実験と比較してみる

まず一行目で躓くこと請け合いww

44: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 21:39:27.58 ID:Y8FfX7VF

理系ながら専門外のオレに言わせると
まずはジョセフソン素子の応用範囲を広げる方がずっと重要だと思うけど？
まだ見つかってないだけでもっとシンプルだがノーベル賞級の応用があると思う

46: 名無しのひみつ 2013/06/11(火) 16:20:07.56 ID:/K1p1h2e

いや SQUID 生み出しただけでもう十分過ぎでしょ

34: 名無しのひみつ 2013/06/10(月) 09:32:42.60 ID:OoM6eVUI

なるほど、全くわからん

引用元: ・【物理】強磁性ジョセフソン接合に誘起されたスピン三重項クーパー対によりスピン流が強磁性体中を長距離伝搬