能崎研究室では、強磁性金属中において電子系やフォノン系と強く結合するスピン角運動量のダイナミクスを制御する研究を行っています。３つの系を介したエネルギー緩和現象の理解は、スピン角運動量の回転や反転を利用する磁気デバイス（磁気センサーやハードディスク装置、次世代の万能メモリとして期待されるMagnetic-RAM）の高機能化に不可欠です。研究室では、数十ナノメートルスケールで面内形状を加工できる電子線描画装置と、結晶構造を制御しながらオングストロームオーダーで膜厚を制御できるエピタキシャル成膜装置を用いてナノ磁性体を作成し、伝導電子とスピンの相互作用を利用した高感度な電気的検出法により、GHz超のスピンダイナミクスを測定し、ピコ秒オーダーの超高速なスピン反転の実現を目指しています。さらに基礎物理の観点から、スピン緩和距離や交換結合長などのスピン特性長以下に微細加工したナノ強磁性体に出現する様々な量子効果の発現機構についても研究を進めています。

Research Description

In ferromagnetic materials, spin angular momentum generating the magnetization is energetically coupled with both electron and phonon systems. The mechanism of the energy damping among the systems is studied to realize an ultra-fast switching of spin orientation. Nanometer-scale ferromagnets exhibiting interesting quantum phenomena, e.x. spin dependent conduction of electron, quantum interference of spins, are also experimentally investigated for next-generation spintronics devices.

スピントロニクス、スピンダイナミクス、ナノ磁性、磁気デバイス

強磁性体内では、伝導電子のスピン角運動量が偏っているため、アップもしくはダウンスピンのどちらかを選択的に取り出すことが出来ます。このようなスピン流をデバイス応用につなげる「スピントロニクス」は、１０年ほど前から爆発的に研究が盛んになった比較的若い分野です。にも関わらず、スピントロニクス研究によって発見された巨大磁気抵抗効果に対して2007年にノーベル物理学賞が贈られており、非常にチャレンジングかつアクティブな研究分野と言えます。この分野で世界をリードする研究者になりたいという野心溢れる学生を待っています。