強磁性体や反強磁性体の磁化状態を電流で制御する手法を開拓しています。これまでに磁区と磁区の境界である磁壁駆動や磁化反転の実証を行っています。

〇強磁性体の磁壁ダイナミクス
　"Magnetic domain wall motion in ferromagnetic wire"
  参考文献:
  Applied Physics Express 1 (6), 061302 (2008).
  Nature Materials 10 (3), 194-197 (2011).
  Jpn. J. Appl. Phys. 50, 073002 (2011).
  Journal of Physics: Condensed Matter 24 (2), 024217(2012).

〇量子反強磁性体の電流誘起磁化反転
    "Current-induced magnetization switch of topological antiferromagnetic film"
  参考文献:
  Nature 580, 608 (2020).
  Nature 607, 474, (2022).
  Science 392, 761 (2026). NEW

〇量子反強磁性体の電流誘起磁壁駆動
    "Current-induced magnetic domain wall motion in topological antiferromagnetic wire"
  参考文献:
  Communications Physics 3, 111 (2020).  
  Nature Commun. 15, 4305 (2024). 

スピン角運動量の流れであるスピン流を電流で生成することで、磁性体を基盤材料とするスピントロニクスデバイスを電流で駆動することができます。さらに、スピン流を介することで、光・熱・音などから電気信号へとエネルギー変換が可能です。この電流とスピン流の相互変換(電流↔スピン流)の新原理の開拓を行っています。これまでに物質の表面・界面などの空間反転対称性の破れによって誘起されるエデルシュタイン効果や磁性材料における新しいスピンホール効果の実験的実証を行っています。これら新原理を用いることで、これまで不可能であったスピン流の高効率生成・材料選択性の改善・そしてスピン偏極方向の制御が可能になることを実験的に示しています。

〇遷移金属のスピンホール効果 
  "Spin Hall effect in transition metals"
  参考文献:
  Appl. Phys. Exp. 5 073002 (2012).
  Appl. Phys. Lett. 104, 072405 (2014).
  Appl. Phys. Lett. 104, 092408(2014).
  Appl. Phys. Exp. 9, 023002 (2016).
  Appl. Phys. Lett. 110, 022404 (2017).   
  Appl. Phys. Exp. 10, 053002 (2017).

〇物質の表面・界面におけるスピン流生成と検出 
  "Spin current generation and detection using the material interfaces"
  参考文献:
  Appl. Phys. Exp. 9, 033001 (2016).
  Nature Physics 12, 1027 (2016).
  Scientific Reports 8, 5564 (2018).
  Phys. Rev. B 97, 180301(R) (2018).
  APL Mater. 6, 101105 (2018).
  Jpn. J. Appl. Phys. 58, 110907 (2019).
  Nano. Lett. 19, 7119 (2019). 

〇磁性材料におけるスピンホール効果
  "Magnetic spin Hall effect"
  参考文献:
  Nature 565, 627-630 (2019).
  Nature Comm. 12 6491 (2021).
   arXiv:2601.06274
   arXiv:2603.24029

有機分子材料は、分子骨格や配向・配列など様々な構造自由度を持っています。さらに分子骨格を有機合成によりデザインすることも可能です。このような有機分子がもつ多彩な自由度をスピン輸送現象の新規開拓に活用する研究を展開しています。一般的に、有機分子は金属に比べて非常に高抵抗なため電流がほとんど流れません。この有機分子に電流を流さずに、分子由来の輸送特性を開拓するため、有機分子/金属界面に着目した独自の研究を推進しています。これまでに極性分子やカイラル分子を用いた新しいスピン輸送を実験的に開拓しています。

〇極性分子/非磁性金属界面におけるスピン流-電流変換現象
"Spin-to-Charge conversion at polar molecule/non-magnetic metal interfaces"
参考文献:
Nano. Lett. 19, 7119 (2019). 

〇カイラル分子/強磁性金属界面における新規磁気抵抗効果の発見
"Novel magneto-resistance at chiral organic molecule/ferromagnetic metal interfaces"
参考文献:
J. Am. Chem. Soc. 144, 7302−7307 (2022).