下記の通りセミナーを開催いたします。ぜひご参加ください。

講　師：Kyung-Jin Lee　教授
所　属：Korea Advanced Institute of Science and Technology（KAIST）
題　目：Longitudinal Spin Pumping and Quantum Spin Transfer
日　時：2025 年 11月 21 日（金）16:00～17:30
場　所：理学部４号館1220号室
URL：https://www.phys.s.u-tokyo.ac.jp/colloquium/46957/

Previous spin pumping studies have focused solely on transversal spin pumping arising from classical magnetization dynamics, which corresponds to precessing atomic moments with constant magnitude. However, longitudinal spin pumping arising from quantum fluctuations, which correspond to a temporal change in the atomic moment’s magnitude, remains unexplored.
We experimentally investigate longitudinal spin pumping using FeRh [1], which undergoes a first-order antiferromagnet-to-ferromagnet phase transition during which the atomic moment’s magnitude varies over time. By injecting a charge current into a FeRh/Pt bilayer, we induce a rapid phase transition of FeRh in nanoseconds, leading to the emission of a spin current to the Pt layer. The observed inverse spin Hall signal is about one order of magnitude larger than expected for transversal spin pumping, suggesting the presence of longitudinal spin pumping driven by quantum fluctuations and indicating its superiority over classical transversal spin pumping.
We will also discuss quantum spin transfer from correlated electron pairs, which offers a platform to test the validity of the independent electron approximation for spin transfer [2].

References
[1] T. Lee et al. Signatures of longitudinal spin pumping in a magnetic phase transition. Nature 638, 106 (2025).
[2] S. Hwang et al. Manuscript in preparation.

【講演者紹介】
Kyung-Jin Lee教授は、スピントロニクス研究の世界的第一人者であられ、基礎物理から次世代デバイス応用まで幅広く先駆的な研究を展開されておられます。特に、磁気トンネル接合（MTJ）におけるスピントランスファートルクの制御や、スピン軌道トルク（SOT）を利用した垂直磁化反転の実現に成功し、SOT-MRAMの実用化に大きく貢献されてこられました。近年は低消費電力化や結晶非対称性を活用したスピン流生成技術でも成果を挙げ、分野を牽引されておられます。
それらの功績により2022年にはアメリカ物理学会フェロー、2023年には韓国科学技術功労メダルなど多くの賞を受賞されておられます。

【講演内容】
本講演では、これまで主に古典的な磁化ダイナミクスに起因する横方向スピンポンピングに注目されてきた中で、新たに量子揺らぎに起因する縦方向スピンポンピングの実験的検証について紹介します。
講演者らは、FeRhの一段階の反強磁性から強磁性への相転移過程で時間的に変動する原子磁気モーメントの大きさを利用し、FeRh/Pt二層膜に電流を注入してナノ秒オーダーで急速な相転移を誘起することに成功しました。その結果、Pt層へのスピン流放出を観測し、逆スピンホール効果の信号が従来の横方向スピンポンピングの予想値より約10倍大きいことを示しました。
これは量子揺らぎに基づく縦方向スピンポンピングの存在とその優位性を示唆しています。
さらに、強い電子相関を有する電子ペアからの量子スピントランスファーについても議論し、スピントランスファーにおける独立電子近似の妥当性を検証する新たなプラットフォームを提示します。
最新のスピントロニクス研究において重要な知見を得られる素晴らしい機会ですので、ぜひ、ご参加ください。