2025-04-25 スイス連邦工科大学ローザンヌ校（EPFL）
スイス連邦工科大学ローザンヌ校（EPFL）の研究チームは、地球上に豊富に存在する鉱物である赤鉄鉱（ヘマタイト）が、次世代の超高速スピントロニクスデバイスに有望な材料であることを発見しました。従来のスピントロニクス材料であるイットリウム鉄ガーネット（YIG）に代わる、環境に優しい代替素材として注目されています。
◆研究では、赤鉄鉱中の白金ナノ構造から異常な電気信号が検出され、これが2つのマグノンモード（スピン波の干渉）によるものであることが判明しました。この干渉により、デバイス内でスピン電流の偏極を動的に制御できる可能性が示され、情報の書き換えや信号処理の高速化が期待されます。この成果は、エネルギー損失の少ない持続可能なコンピューティングの実現に向けた重要な一歩となります。
＜関連情報＞
- https://actu.epfl.ch/news/an-earth-abundant-mineral-for-sustainable-spintr-2/
- https://www.nature.com/articles/s41567-025-02819-7
傾斜した反強磁性体におけるマグノンの干渉によるスピン流の制御 Control of spin currents by magnon interference in a canted antiferromagnet
Lutong Sheng,Anna Duvakina,Hanchen Wang,Kei Yamamoto,Rundong Yuan,Jinlong Wang,Peng Chen,Wenqing He,Kanglin Yu,Yuelin Zhang,Jilei Chen,Junfeng Hu,Wenjie Song,Song Liu,Xiufeng Han,Dapeng Yu,Jean-Philippe Ansermet,Sadamichi Maekawa,Dirk Grundler & Haiming Yu
Nature Physics Published:23 April 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41567-025-02819-7
Abstract
Controlling the spin current lies at the heart of spintronics and its applications. In ferromagnets, the sign of spin currents is fixed once the current direction is determined. However, spin currents in antiferromagnets can possess opposite polarizations, but this requires enormous magnetic fields to lift the degeneracy between the two modes. Therefore, controlling spin currents with opposite polarization is still a challenge. Here we demonstrate the control of spin currents at room temperature by magnon interference in a canted antiferromagnet, namely, haematite that has recently been classified as an altermagnet. Magneto-optical characterization by Brillouin light scattering reveals that the spatial periodicity of the beating patterns is tunable via the microwave frequency. We further observe that the inverse spin Hall voltage changes sign as the frequency is tuned, evincing a frequency-controlled switching of polarization of pure spin currents. Our work highlights the use of antiferromagnetic magnon interference to control spin currents, which substantially extends the horizon for the emerging field of coherent antiferromagnetic spintronics.
