スピントロニクス

我々の研究室では物質中のスピンに関する研究をしています。スピンは電子の磁性の源となるものです。これまでのエレクトロニクスでは電子の電荷が主に用いられてきましたが、現代では電子のスピンを利用した研究領域「スピントロニクス」の研究が進んでいます。スピントロニクスでは、スピン流をはじめとする様々な新規物理現象が発見されており、量子論や相対論が顕著に効く興味深い現象が研究されています。また、これらの現象を利用することで、パソコンやスマートフォンなどのIoT 端末をはじめとする様々な情報デバイスの次世代技術となることが期待されている分野です。我々は、そのような分野でスピンを利用した全く新しいデバイス・技術の創出や、スピンデバイスにおける新規物理現象の解明を目指しています。

1. スピントロニクスに関する研究

   物質中の電子は「電荷」と「スピン」という二つの基本的性質を持っています。これらを組み合わせ、新しい現象を発見し新機能を創出する研究領域が「スピントロニクス」です。スピンを利用したデバイスは、微小磁場センサー、低消費電力・不揮発性メモリ、高感度通信素子など幅広い応用が期待され、近年では人工知能や非ノイマン型コンピュータへの展開も注目されています。その実現には高効率なスピン制御が不可欠です。スピンは電荷だけでなく、熱、マイクロ波、歪み、力学的運動といった多様な物理的刺激によって操作することが可能です。さらに、こうした現象の検出や制御には、トンネル伝導といった量子力学的効果や、スピン軌道相互作用といった相対論的効果が極めて重要な役割を果たします。本研究室では、これらの基盤物理の解明に挑むとともに、特に「熱を利用したスピン制御」という独自のアプローチを軸に、新しい原理と機能を備えた革新的スピンデバイスの創出を目指しています。