電荷の流れを伴わないスピン流である純スピン流を用いた、低消費電力ナノエレクトロニクス・デバイスの実現を目指し、これまでに、スピン流の選択的取り出し、スピン流拡散時間の制御、更にスピン流合成による電気的スピン方向技術などを確立しています。このような純スピン流の要素技術を最大限に活用し、純スピン流注入によりナノ磁性体を先端まで強く励磁し、発生磁界が大きく、空間変化が急峻な書き込み磁気ヘッドの実現を目指しています。

　巨大磁気抵抗効果やトンネル磁気抵抗効果などに代表されるスピン依存電気伝導現象を用いて電子デバイス動作を実現するスピンデバイスにおいて、電子のスピン角運動量の流れに対応する"スピン流"は最重要な物理量の一つです。従って、スピン流を低消費電力、且つ高速に制御することは、スピンデバイスの高性能化につながるのは言うまでもありません。本研究グループでは、電荷の流れを伴わないスピン流である"純スピン流"（電荷レス・スピン流）の高効率な生成・制御技術を確立しており、それらの技術を用いて、低消費電力動作が可能なナノエレクトロニクス・デバイスの研究を行っています。

　強磁性/非磁性体接合界面に電流を流すと、非磁性体中のスピンが非平衡となる。この非平衡スピンが、平衡状態へと拡散することで、電荷の流れの無い（電流レス）領域にも、純スピン流が生成されます（図１(a)）。このような純スピン流の緩和過程は、スピン緩和時間の異なる物質を組み合わせることで制御可能です。これまでに、スピン流の選択的取り出し（図1(b)）やスピン流拡散時間の制御、更にスピン流合成による電気的スピン方向技術などを確立しています。

　このような純スピン流の要素技術を最大限に活用して、純スピン流注入によりナノ磁性体を先端まで強く励磁し、発生磁界が大きく、空間変化が急峻な書き込み磁気ヘッド（図２）の実現を目指しています。
　図３に示すように、純スピン流生成端子を多端子化し、ナノ磁性体を非磁性体中に埋め込むことで多方面からの純スピン流注入が可能となり、書き込み磁気ヘッドとして機能する飽和磁化の大きなナノ磁石でも、純スピン流注入による磁化反転が可能になります。
　その他にも、スピン流-電流変換デバイス、純スピン流による超伝導状態の制御、純スピン流を用いた磁気冷凍素子などの新規ナノエレクトロニクス・デバイスの開発も行っており、純スピン流制御技術の素子応用への展開を探求しています(図４)。

• ・純スピン流は、電荷の流れを伴わないため、不必要なジュール損失が発生しない。
• ・磁化反転の対象となるナノ磁性体を非磁性体に埋め込むことで、ナノ磁性体のあらゆる面から３次元注入を実現。従来の１次元電流重畳型のスピン注入では不可能な厚膜磁性体の磁化反転が可能。
• ・コイルが不要なため、極めて小型・軽量な書き込み磁気ヘッドが実現可能。

　基礎研究やデバイスの試作と実用化・産業化の間には、非常に大きな壁があると思いますが、是非、ご議論の機会を頂き、量産技術、コスト削減等の面で、ご指導頂けますと幸いです。