日本的綜合科學研究機構中介子科學中心社本真一科學協調員和該機構松浦直人次長，與新潟大學理學部的赤津光洋助教和日本核能研究開發機構核能科學研究部門先端基礎研究中心的家田淳一研究主任等人組成的研究團隊，透過組合使用超音波和中介子的新實驗方法，成功應答被廣泛用作工業磁性材料的釔鐵石榴石（YIG）可在100K以上的溫度下抑制自旋-晶格耦合。
尋找自旋-晶格耦合物質的新實驗方法概念圖（供圖：核能研究開發機構（JAEA））
已知在自旋電子學中可利用超音波透過磁性體發電，但尚未充分掌握其起源。因此研究團隊向自旋席比克效應研究中常用的YIG晶體照射超音波，透過中介子準彈性散射法調查了自旋響應。結果發現，中子散射的訊號強度在低溫和室溫附近之間存在巨大差異。詳細調查其溫度變化應答，在晶軸向施加縱向超音波時，溫度達到100K以上後訊號明顯減量，與自旋席比克效應造成的電壓開始下降的溫度一致。
此次的方法透過超音波振動晶格（演奏晶格），透過中介子檢測了僅對自旋敏感的磁布拉格尖峯的變化（聆聽自旋的音響），從而直接調查了自旋與晶格的結合程度（自旋晶格耦合）。這種自旋晶格耦合在100K以上的溫度下急劇減弱，導致晶格的振動難以傳遞給自旋，被認爲是阻礙自旋發電效率提高的主要因素。
另一方面，超音波作爲分離電波的過濾器已被應用於手機技術，但此前完全沒有調查過其在磁性體中子散射實驗中的效果。此外，儘管中子散射擅長調查晶格振動和自旋振動，但一直未完全深入到晶格間的耦合中。利用此次的成果，外場不但可用超音波，還能利用中介子調查各種物質的自旋-晶格耦合，實施了探索更強的自旋-晶格耦合物質的新實驗方法。
社本科學協調員表示：「利用開發的實驗方法直接瞭解了自旋-晶格耦合，並發現其與起源密接相關。今後將利用該方法探索具有強自旋-晶格耦合的物質，以發現效率更高，發電量更大的磁性體。」
【論文資訊】
發表期刊：Physical Review Research
論文題目：Magnetic Bragg peak enhancement under ultrasound injection
DOI：10.1103/PhysRevResearch.4.013245
URL：journals.aps.org/prresearch/pdf/10.1103/PhysRevResearch.4.013245
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
