能崎　幸雄 （ノザキ　ユキオ）

Nozaki, Yukio

写真a

所属（所属キャンパス）

理工学部 物理学科 （矢上）

職名

教授

HP
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経歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 1998年04月
    -
    2006年07月

    九州大学大学院, システム情報科学研究院, 助手

  • 2006年08月
    -
    2010年03月

    九州大学大学院, システム情報科学研究院, 准教授

  • 2010年04月
    -
    2016年03月

    慶應義塾大学, 理工学部物理学科, 准教授

  • 2016年04月
    -
    2017年03月

    東京大学, 物性研究所, 客員教授

  • 2016年04月
    -
    継続中

    慶應義塾大学, 理工学部物理学科, 教授

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 1993年03月

    慶應義塾大学, 理工学部, 物理学科

    大学, 卒業

  • 1995年03月

    慶應義塾大学, 理工学研究科, 物理学専攻

    大学院, 修了, 修士

  • 1998年03月

    慶應義塾大学, 理工学研究科, 物理学専攻

    大学院, 修了, 博士

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学位 【 表示 ／ 非表示 】

  • 博士（理学）, 慶應義塾大学, 課程, 1998年03月

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研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

  • 自然科学一般 / 磁性、超伝導、強相関系 （Physical Properties II）

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研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

  • スピンダイナミクス

  • スピントロニクス

  • スピンメカトロニクス

  • 磁性物理学

  • 磁気デバイス

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研究テーマ 【 表示 ／ 非表示 】

  • 非線形スピンダイナミクスの温度依存性に関する研究, 

    2016年04月
    -
    継続中

  • 巨視的回転と微視的スピン角運動量の双方向変換, 

    2015年04月
    -
    継続中

  • チューナブル回転磁場の生成と非線形スピンダイナミクス励起に関する研究, 

    2015年04月
    -
    継続中

  • 非平衡状態の非線形ダイナミクスに関する研究, 

    2014年04月
    -
    継続中

  • スピンダイナミクス由来のスピン流によるスピン移行トルクの測定, 

    2014年04月
    -
    継続中

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

  • Reversal of Spin-Torque Polarity with Inverting Current Vorticity in Composition-Graded Layer at the Ti/W Interface

    Nakayama H., Horaguchi T., Uzuhashi J., He C., Sukegawa H., Ohkubo T., Mitani S., Yamanoi K., Nozaki Y.

    Advanced Electronic Materials （Wiley）     2400797-1 - 2400797-9 2025年04月

    筆頭著者, 最終著者, 責任著者, 査読有り,  ISSN  2199-160X

    　概要を見る

    While compositional gradient-induced spin-current generation is explored, its microscopic mechanisms remain poorly understood. Here, the contribution of polarity of compositional gradient on spin-current generation is explored. A nanoscale compositional gradient, formed by in situ atomic diffusion of ultrathin Ti and W layers, is introduced between 10-nm-thick W and Ti layers. Spin-torque ferromagnetic resonance in ferromagnetic Ni95Cu5 deposited on this gradient reveals that a moderate compositional gradient suppresses negative spin torque from the spin Hall effect in W. In contrast, reversing the Ti/W stacking order, which inverts the gradient, suppresses positive spin torque from the orbital Hall effect in Ti. These findings suggest that the sign of spin torque is governed by the polarity of compositional gradient, providing a novel strategy for efficient spin-torque generation without relying on materials with strong spin or orbital Hall effect.

  • Gyro-spintronic material science using vorticity gradient in solids

    Nozaki Y., Sukegawa H., Watanabe S., Yunoki S., Horaguchi T., Nakayama H., Yamanoi K., Wen Z., He C., Song J., Ohkubo T., Mitani S., Maezawa K., Nishikawa D., Fujii S., Matsuo M., Fujimoto J., Maekawa S.

    Science and Technology of Advanced Materials （Informa UK Limited）  26 （ 1 ） 2428153-1 - 2428153-39 2025年

    査読有り,  ISSN  14686996

    　概要を見る

    We present a novel method for generating spin currents using the gyromagnetic effect, a phenomenon discovered over a century ago. This effect, crucial for understanding the origins of magnetism, enables the coupling between various macroscopic rotational motions and electron spins. While higher rotational speeds intensify the effect, conventional mechanical rotations, typically, below 10,000 RPM, produce negligible results comparable to geomagnetic fluctuations, limiting applied research. Our studies demonstrate that spin current generation comparable to that of rare metals can be achieved through atomic rotations induced by GHz-range surface acoustic waves and the rotational motion of conduction electrons in metallic thin films with nanoscale gradient modulation of electrical conductivity. These effects, termed the acoustic gyromagnetic effect and the current-vorticity gyromagnetic effect, are significant in different contexts. The acoustic gyromagnetic effect is notable in high-conductivity materials like aluminum and copper, which are more abundant than conventional spintronics materials with strong spin–orbit interactions (SOIs). Conversely, the current-vorticity gyromagnetic effect requires a large conductivity gradient to produce current vorticity efficiently. This is achieved by using composition gradient structures from highly conductive metals to poorly conductive oxides or semiconductors. Consequently, unlike traditional strong-SOI materials, we can create highly efficient spin current generators with low energy dissipation due to reduced Joule loss.

  • Spatiotemporal visualization of a surface acoustic wave coupled to magnons across a submillimeter-long sample by pulsed laser interferometry

    Maezawa K., Fujii S., Yamanoi K., Nozaki Y., Watanabe S.

    Physical Review Applied （American Physical Society (APS)）  21 （ 4 ） 044047-1 - 044047-13 2024年04月

    査読有り

    　概要を見る

    Surface acoustic waves (SAWs) coupled to magnons have attracted much attention because they allow for the long-range transport of magnetic information that cannot be achieved by magnon alone. We employed pulsed laser interferometry to visualize the entire spatiotemporal dynamics of a SAW that travels on a nickel (Ni) thin film and is coupled to magnons. It was possible to trace the coupling-induced amplitude reduction and phase shift that occurs as the SAW propagates over a distance of 0.4 mm. The observed changes are consistent with results obtained from conventional radio-frequency transmission measurements, which probe the total SAW absorption due to magnon-phonon coupling. This result verifies that our method can accurately capture the spatiotemporal dynamics of a SAW coupled to magnons across the entire length of the sample. Additionally, we validated our time-resolved profiles by comparing them with theoretical results that take the echo wave due to reflection into account. The impact of the echo wave is significant even when it has propagated over a distance of the order of millimeters. Our imaging results highlight the visualization of the long-range propagation of the SAW coupled to magnons and offer more information about the surface vibration profiles in such devices.

  • Enhanced orbital torque efficiency in nonequilibrium Ru<inf>50</inf>Mo<inf>50</inf>(0001) alloy epitaxial thin films

    Tang K., He C., Wen Z., Sukegawa H., Ohkubo T., Nozaki Y., Mitani S.

    APL Materials （AIP Publishing）  12 （ 3 ） 031131-1 - 031131-7 2024年03月

    査読有り

    　概要を見る

    Epitaxial thin films of fully nonequilibrium hcp-Ru50Mo50(0001) nanoalloys were prepared as a chemically disordered alloy, in which the intrinsic spin Hall effect is expected to be negligible. Structural analyses confirmed the epitaxial growth and atomic scale alloying of the films. In contrast to a tiny torque efficiency (ξDL) of ∼0.4% for Ru50Mo50/CoFeB, the ξDL for the Ru50Mo50/Ni heterostructure reached ∼30% with a long-range relaxation length. The apparent dependence of ξDL on the ferromagnetic layer can be attributed to the orbital Hall effect (OHE). Interestingly, a smaller ξDL was observed for Ru/Ni, suggesting that the nonequilibrium Ru50Mo50 enhances its OHE. Furthermore, the enhanced ξDL is maintained by inserting a Ru layer between the Ru50Mo50 and Ni layers, showing orbital transport through Ru. This finding illustrates potential applications of nonequilibrium nanoalloy films in spin orbitronics and contributes to getting insights into the understanding of the interrelationships between nanostructures and orbital transport properties.

  • Y<inf>3</inf>Fe<inf>5</inf>O<inf>12</inf> film with multi-domain epitaxy on single-crystalline LiNbO<inf>3</inf> substrate

    Yamanoi K., Hase K., Komori S., Taniyama T., Nozaki Y.

    APL Materials （AIP Publishing）  12 （ 2 ）  2024年02月

    査読有り

    　概要を見る

    Y3Fe5O12 is one of the magnetic insulators that can realize high-speed and low-power-consuming spintronics devices. However, it is hard to prepare a high-quality Y3Fe5O12 film via a conventional sputtering process owing to its low crystalline texture, which leads to a crucial increase in the Gilbert damping constant. Moreover, a single crystalline Gd3Ga5O12 substrate, whose lattice constant is well matched with Y3Fe5O12, is indispensable to improve the crystallinity of the Y3Fe5O12 film. In this article, we demonstrated an epitaxial growth of multiple domains for a 30-nm-thick Y3Fe5O12 film by means of magnetron sputtering on a single crystalline 128° Y-X LiNbO3 substrate , which has been widely utilized in surface acoustic wave devices. From the pole figure of x-ray diffraction, an oblique epitaxial growth of Y3Fe5O12(400) is successfully observed on the 128° Y-X LiNbO3 substrate after a high-temperature post-annealing. The saturation magnetization is equivalent to the value of the epitaxial Y3Fe5O12 film on the Gd3Ga5O12 substrate. The relatively low effective Gilbert damping constant of 0.0039 also supports the high crystalline texture of the Y3Fe5O12 film. The developed growth technique will pave the way for the application of the Y3Fe5O12 film on magneto-acoustic devices.

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

  • Structural design of surface acoustic wave resonators for enhanced magnon-phonon coupling

    A. Nagao, K. Yamanoi, Y. Nozaki

    IcAUMS 2025: International Conference of Asian Union of Magnetics Societies, 

    2025年04月
    , 

    ポスター発表

  • Spin-torque efficiency of Si-Al alloy films with varying compositional ratios and deposition methods

    H. Nakayama, T. Horaguchi, K. Yamanoi, Y. Nozaki

    IcAUMS 2025: International Conference of Asian Union of Magnetics Societies, 

    2025年04月
    , 

    口頭発表（一般）

  • Spin-current excitation using ultrafast laser pulses in a heavy-metal/rare-earth iron garnet heterojunction

    S. Takahashi, Y. You, K. Yamanoi, Y. Nozaki, T. Satoh, K. T. Yamada

    IcAUMS 2025: International Conference of Asian Union of Magnetics Societies, 

    2025年04月
    , 

    ポスター発表

  • Numerical analysis of dispersion relation and fabrication of magnetic dots in honeycomb Phononic crystals

    Y. You, K. Yamanoi, Y. Nozaki

    IcAUMS 2025: International Conference of Asian Union of Magnetics Societies, 

    2025年04月
    , 

    ポスター発表

  • Nonreciprocal spin wave excitation in NixFe1-x alloy induced by surface acoustic waves

    S. Sakai, K. Yamanoi, Y. Nozaki

    IcAUMS 2025: International Conference of Asian Union of Magnetics Societies, 

    2025年04月
    , 

    ポスター発表

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

  • キメラ準粒子の物理

    2024年04月
    -
    2029年03月

    能崎 幸雄, 学術変革領域研究(A), 補助金,  研究代表者

  • 結晶構造制御による非断熱的磁気回転効果の微視的機構解明と巨大スピントルクの発現

    2024年04月
    -
    2027年03月

    能崎 幸雄, 基盤研究(A), 補助金,  研究代表者

  • マルチスケール角運動量変換の学理構築と電子スピンによる力学的回転の生成

    2021年04月
    -
    2024年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 能崎 幸雄, 基盤研究(A), 補助金,  研究代表者

  • ナノ構造制御と計算科学を融合した傾斜材料開発とスピンデバイス応用

    2019年10月
    -
    2025年03月

    科学技術振興機構, 戦略的創造研究推進事業, 能崎幸雄, 補助金,  研究代表者

  • 音波を用いたスピン流の高効率生成と伝導制御に関する研究

    2018年04月
    -
    2021年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 能崎　幸雄, 基盤研究(A), 補助金,  研究代表者

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知的財産権等 【 表示 ／ 非表示 】

  • スピントロニクスデバイス、磁気メモリ及び電子機器

    出願日： PCT/JP2019/034831  2019年09月 

    特許権, 単独

  • スピントロニクスデバイス、磁気メモリ及び電子機器

    出願日： 2018-165900  2018年09月 

    特許権, 単独

  • 静磁気結合を利用した磁性ランダムアクセスメモリセル

    発行日： 特許 2003-408344  2011年06月

    特許権, 共同

  • 磁性多層膜ドットを用いた高周波デバイス

    発行日： 特許第4189502 

    特許権, 共同

  • 磁気メモリ装置及びその書き込み方法

    公開日： 特許公開2007－242092   

    特許権

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受賞 【 表示 ／ 非表示 】

  • SRC論文賞2009

    能崎 幸雄, 2010年06月, Microwave-assisted magnetization reversal in a Co/Pd multilayer with perpendicular magnetic anisotropy Applied Physics Letters, Vol. 95, No. 8, Art. No. 082505 (August, 2009).

    受賞区分： 出版社・新聞社・財団等の賞

  • 日本磁気学会論文賞

    能崎幸雄, 立石健太郎, 白石壮馬, 松山公秀, 2009年09月, サブミクロン幅NiFe薄膜パターンのマイクロ波アシスト磁化反転 Journal of Magnetic Society of Japan, Vol. 33, No. 3, pp.208 – 211 (2009)

    受賞区分： 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • Storage Research Consortium(SRC) 2009年度論文賞

    2009年06月

  • 日本磁気学会論文賞

    2008年09月

  • 第1回全学教育優秀授業賞（九州大学）

    能崎 幸雄, 2007年09月

    受賞区分： その他

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • 物性物理学第３

    2025年度

  • 物理学セミナー第１

    2025年度

  • 物理学実験第２

    2025年度

  • 物理学実験第１

    2025年度

  • 論文講読発表

    2025年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • 総合教育セミナー

    慶應義塾大学

    2018年04月
    -
    2019年03月

  • 自然化学実験

    慶應義塾大学

    2018年04月
    -
    2019年03月

  • 物性物理学第３

    慶應義塾大学

    2018年04月
    -
    2019年03月

  • スピントロニクス

    福岡大学

    2018年04月
    -
    2019年03月

  • 物理学実験

    慶應義塾大学

    2018年04月
    -
    2019年03月

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

  • 電気学会, 

    2016年04月
    -
    継続中

  • 日本応用物理学会

    　

  • The Institute of Erectrical and Electrics Engineering (IEEE

    　

  • 日本磁気学会

    　

  • 日本物理学会

    　
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委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2016年04月
    -
    継続中

    ナノスケール磁性体研究会技術調査専門委員, 電気学会

  • 2013年12月
    -
    2014年11月

    学術講演会現地実行委員, 日本磁気学会

  • 2013年06月
    -
    2014年05月

    論文賞選考委員, 日本磁気学会

  • 2013年05月
    -
    2017年05月

    財務委員, 日本磁気学会

  • 2013年05月
    -
    2014年03月

    プログラム部会　委員, 日本磁気学会

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