抖阴旅行射

【本学研究者情报】

〇东北大学电気通信研究所　准教授　后藤太一

【発表のポイント】

• あらゆる伝搬方向のスピン波^（注１）を反射する完全マグノニック?バンド?ギャップ^（注２）を発现する二次元マグノニック结晶^（注３）が、穴と沟を六角形配置に开けた铜膜を磁性ガーネット^（注４）膜上に置くと実现できることを、计算で突き止めました。
• この二次元マグノニック结晶を使うと、通常はスピン波の损失が大きいＺの形をした导波路であっても、従来の媒体を削って作る导波路と比较して、5,000倍以上の强度でスピン波を伝搬できることが判明しました。
• 伝搬距离が短いというスピン波の最大の课题に対してブレークスルーとなる、新原理の导波路の発明であり、発热の少ない次世代スピン波集积回路^（注５）の実现に寄与します。

【概要】

础滨向けデータセンター内の発热によるエネルギー损失が深刻な问题となる中、电子の代わりにスピン波を用いる低発热な次世代集积回路が注目されています。しかしスピン波は伝搬距离が短く、さらに回路に不可欠な曲げ导波路では内部磁场の不均一により大きく减衰するため、これがスピン波集积回路実现の最大の障壁となっていました。

东北大学、信越化学工业株式会社、スイス连邦工科大学ローザンヌ校による国际共同研究グループは、この课题を解决できる新原理の导波路构造体を発明しました。その导波路には、二次元方向に周期的に磁気的性质を変化させた二次元マグノニック结晶と呼ばれる构造物を用いています。今回见出した二次元マグノニック结晶は、磁性ガーネット膜の上に六角形配置で多数の穴と沟を设けた铜膜から构成されており、あらゆる伝搬方向のスピン波を反射する完全マグノニック?バンド?ギャップを発现することが分かりました。そして、この二次元マグノニック结晶の中の一部の穴を、窜の形に繋げることで、スピン波强度を従来技术の5,000倍以上に増大できることが判明しました。

本成果は2026年5月27日（現地時間）、米国物理学会が発行する国際学術誌Physical Review Appliedに掲載されました。

図1. 発明した二次元マグノニック結晶を用いたＺ型スピン波導波路
磁性ガーネット膜（黒色）の上に、六角形配置で多数のミクロンサイズの穴を开けた铜膜（薄ピンク色）を配置している。全ての穴はお互いに细い沟で繋がっており、铜膜中央のＺの部分は、铜膜を除去して设けた「线欠陥」と呼ばれるスピン波の通り道であり、导波路である。左上および右下の浓いピンク色の帯は、マイクロストリップラインで、スピン波の励起と検出に用いる。

【用语解説】

注1. スピン波：スピンとは電子の自転運動であり、自転運動による微小な磁石としての性質。スピン波は、スピンの集団運動であり、個々のスピンのコマ運動（歳差運動）が空間的にずれて波のように伝わっていく現象。

注2. マグノニック?バンド?ギャップ：スピン波の伝搬を妨げる周波数帯域。この帯域のスピン波がマグノニック?バンド?ギャップをもつ材料に入ろうとすると、存在が許されないためスピン波を反射する。

注3. 二次元マグノニック結晶：平面上に周期的な磁気のパターンをもつ人工構造物。エレクトロン（電子）と同様に、量子化されたスピン波はマグノンと呼ばれ、マグノンに対する結晶はマグノニック結晶と呼ばれる。

注4. 磁性ガーネット：磁石の性質をもつガーネット（ざくろ石）。ここでは、イットリウム鉄ガーネット（Yttrium Iron Garnet：YIG）すなわち、イットリウムと鉄を含むガーネットを用いている。

注5. スピン波集積回路：電子の代わりにスピン波を情報キャリアとして使用する新原理の回路デバイス。

【论文情报】

タイトル：Z-shaped waveguides using complete band gaps in magnonic crystals of yttrium iron garnet and a copper hole array
著者：Kanta Mori, Takumi Koguchi, Toshiaki Watanabe, Hibiki Miyashita, Dan Shabaev, Dirk Grundler, Mitsuteru Inoue, Kazushi Ishiyama, Taichi Goto*
*责任着者：东北大学电気通信研究所　准教授　后藤太一
掲載誌：Physical Review Applied
顿翱滨：

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学　电気通信研究所
准教授　后藤太一
TEL: 022-217-5489
Email: taichi.goto.a6*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学　电気通信研究所　広報室
TEL: 022-217-5427
Email: riec-kohoshitsu*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）