最終更新日: 2022/04/09 作成日: 2022/04/09

磁気と力学運動の結合に対する研究の歴史は長く,Einstein-de Haas効果などの磁気機械効果は現在も盛んに研究されています. 特に,科学技術の進歩によってナノスケールの力学装置とスピンの結合に関心が向けられるようになってきています. これまでは半導体や金属などのナノメカニカルな装置が主流でしたが,最近,磁性絶縁体のカンチレバーがサブミクロンの大きさで作製されるようになり,その磁気機械効果に注目が集まっています.

そこで,我々はそのようなナノメカニカルな強磁性絶縁体カンチレバーを考えて,外的にねじれ振動が誘起されたときマグノン流が生成されるという新たな磁気機械効果を示しました. 具体的には,交換相互作用と容易軸異方性のみで構成されるシンプルな局在スピンのラグランジアンを仮定して,力学的なねじれの効果を容易軸の変調とみなすことで取り入れました. そしてスピンに対する局所的な回転変換を施すことで,力学的なねじれがスピンゲージ場として記述され,Dzyaloshinskii-Moriya (DM)相互作用を生むことを示しました. このDM相互作用を外場としてマグノン流の線形応答を計算することで,ねじれ振動によるマグノン流生成を記述しました. また,生成されたマグノン流は,逆スピンHall効果で検出可能な大きさであることを確認しました.