廣理英基 化学研究所准教授、金光義彦 同教授、章振亜 同博士後期課程学生、森山貴広 同准教授、関口文哉 同特定助教、向井佑 工学研究科特定助教、陰山洋 同教授、田中耕一郎 理学研究科教授、古谷峻介 東京大学特任研究員、佐藤正寛 千葉大学教授、佐藤琢哉 東京工業大学教授、山本隆文 同准教授らの研究グループは、入射するテラヘルツ磁場強度を物質内部で約200倍増強させる技術を開発し、スピンを大振幅で励起し、スピン運動の非線形性の観測に成功しました。
近年、次世代コンピューティングや情报処理技术の候补として、従来の电子デバイスで用いられる电子に加えスピンを情报担体とする手法が検讨されています。このため、物质中のスピンの运动を光によって効率的に励起?制御する方法やそのスピン运动の理解が重要な课题になっています。特に、テラヘルツ周波数帯で高速に振动するスピンを持つ反强磁性体は高速なデバイス动作において有望であると考えられ、テラヘルツ波励起によるスピン制御が求められていました。本研究では、螺旋状の金属メタマテリアル构造を反强磁性体贬辞贵别翱3に作製し、试料中に最大で2テスラのテラヘルツ磁场を発生させ、巨大なスピン振动による非线形な応答を観测しました。
今回开発した高効率にテラヘルツ波を捕集し巨大な磁化変化を诱起する方法は、スピンダイナミクスの理解を深め、超高速な磁化スイッチ、テラヘルツ波/スピン変换机など、超高速スピントロニクス技术へ応用されることが期待されます。
本研究成果は、2023年3月31日に、国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。
「『光による物性制御、及び新规な物性の创発』は光物性物理分野の究极の目标の一つです。私たちは、固体物性を特徴づける素励起をテラヘルツ波によって駆动することにより、物性を制御することを目标の一つにしています。今回の研究成果はテラヘルツ波により磁性体中のスピンを大振幅で駆动し、非线形なテラヘルツ応答を発现させたものです。今后も光やテラヘルツ駆动により、応用的にも重要な新现象を発见していきたいと思います。」（广理英基）
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【书誌情报】
Zhenya Zhang, Fumiya Sekiguchi, Takahiro Moriyama, Shunsuke C. Furuya, Masahiro Sato, Takuya Satoh, Yu Mukai, Koichiro Tanaka, Takafumi Yamamoto, Hiroshi Kageyama, Yoshihiko Kanemitsu, Hideki Hirori (2023). Generation of third-harmonic spin oscillation from strong spin precession induced by terahertz magnetic near fields. Nature Communications, 14:1795.
