日本学士院賞

受賞者

専攻学科目
生 年 月
略
歴

さい

齊

とう

藤

じ

治

四

東京大学工学部物理工学科卒業
東京大学大学院工学系研究科博士課程修了
博士︵工学︶
慶應義塾大学理工学部助手
慶應義塾大学理工学部専任講師
東北大学金属材料研究所教授
日本原子力研究開発機構先端基礎研究センターグループリーダー︵現在に至る︶
東北大学原子分子材料科学高等研究機構︵現・東北大学材料科学高等研究所︶主任研究者︵現在に至る︶
科学技術振興機構 ERATO﹁齊藤量子整流﹂総括
東北大学リサーチプロフェッサー
東京大学大学院工学系研究科教授︵現在に至る︶
東北大学名誉教授
東京大学 Beyond AI
研究推進機構教授︵現在に至る︶
東京大学ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構教授︵現在に至る︶

えい

英

物性物理学
昭和四六年一二月
平成 八年 三月
同 一三年 三月
同 一三年 三月
同 一三年 四月
同 一八年 四月
同 二一年 四月
同 二二年 四月
同 二四年 四月
同 二六年一〇月
同 二七年 四月
同 三〇年 四月
令和 二年 四月
同
二年 七月
同
三年 四月

博 士︵工 学︶ 齊 藤 英 治 氏 の﹁ス ピ ン 流
物理学の先駆的研究﹂に対する授賞審査

これは電気抵抗が磁場で大きく変化する現象であり︑磁気ディスクの読み取りヘッドとして利用された︒もう一つはトンネル磁気抵抗効果であり︑これも︑現在︑多くの磁気ディスクの読み出しヘッドとして使われるようになった︒

電子の電荷による電流の代わりに︑電子のスピンの流れであるス

れる可能性がある︒例えば︑スピンの向きによって電子の移動の方

要旨

齊藤英治氏は︑固体物理学の分野において︑観測が困難であった向が異なれば︑スピン流が発生する︒スピン流は電流とは独立の物

ピン流を利用することができれば全く新しい機能のデバイスが生ま

スピン流の検出原理を確立し︑スピン流物性科学の基礎を築いた︒

ず︑スピン流も保存しない︒電流演算子は電流保存則を満足するよ理量である︒しかし︑電荷の保存則に対応して電流は保存するが︑エレクトロニクスは電流や電圧を信号・情報として利用する技術

うに一意的に定まるが︑厳密なスピン流演算子の定義にはある程度

さらにスピンゼーベック効果をはじめとする︑スピン流の基礎的なである︒電流と電圧は電子のもつ﹁電荷﹂から生じるが︑電子は電

あいまいさが残る︒そのため︑スピン流が注目されることはほとん

固体中ではスピン軌道相互作用のためにスピン角運動量は保存せ荷のほかに内部自由度として﹁スピン﹂を持っている︒スピンは微どなかったが︑最近になって︑基礎・応用の両面から大いに興味を現象を次々と発見し︑スピントロニクスの分野を先導してきた︒

小な磁気モーメントとして振る舞うため︑スピンの向きも信号・情磁場中では電子がローレンツ力を受けるため︑電場と垂直方向に持たれるようになった︒

ニクスをスピントロニクスと呼ぶ︒近年︑実際にスピンを利用したも電流が流れる︒これはホール効果としてよく知られている︒磁場報として利用できる︒電荷だけでなくスピンも利用したエレクトロ

電子デバイスが多く提案︑制作され︑スピントロニクスが大きな注を感じ︑上向きスピンの電子と下向きスピンの電子が逆方向の力をがなくても︑運動する電子はスピン軌道相互作用による﹁有効磁場﹂

スピントロニクス研究の発端のひとつは︑磁性金属超格子におけ受ける︒このため︑電流を流すと電流とは垂直方向に︑電荷の流れ目を集めている︒

る巨大磁気抵抗効果の発見である︵二〇〇七年ノーベル物理学賞︶︒

二二ため︑スピンの向きの空間変化︵スピン蓄積︶を観測するなど︑間れる︒これまでこのスピン流を直接検出する方法が存在しなかったを伴わないスピン流が生じる︒これは﹁スピンホール効果﹂とよばンゼーベック効果は熱発電や熱流センサーなど応用の面からも興味生するため︑絶縁体による熱発電も可能となる︒したがって︑スピれば機能する︒スピン流は逆スピンホール効果によって起電力を発である︒スピンゼーベック効果は絶縁体でもスピン流の良導体であ

二二接的な方法が用いられてきていた︒

ン流によって強い電場が発生することを世界に先駆けて観測した︒

観点から物質を見直すものであり︑学術的にも実用的にも︑その影

このように︑スピン流の物理は従来からの電荷に加えてスピンのが持たれている︒

こ れ は︑ 電 流 に よ っ て そ の 垂 直 方 向 に ス ピ ン 流 が 発 生 す る ス ピ ン

響は広い範囲に及んでいる︒齊藤氏はスピン流の物理の最初の扉を／金属複合膜における系統的な実験により︑ スピ
NiFe

ホール効果の逆過程に対応し︑﹁逆スピンホール効果﹂と呼ばれる︒

開き︑スピン流科学を先導し︑その発展に大きく寄与した︒その功

齊藤氏はこの逆スピンホール効果によってスピン流を検出することが可能と績は大きく︑日本学士院賞に値するものである︒

1. E. Saitoh, H. Miyajima, T. Yamaoka, and G. Tatara, “Current-induced resonance and mass determination of a single magnetic domain wall”, Nature 432,
203–206 (2004).
2. E. Saitoh, M. Ueda, H. Miyajima, and G. Tatara, “Conversion of spin current
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3. K. Ando, S. Takahashi, K. Harii, K. Sasage, J. Ieda, S. Maekawa, and E.
Saitoh, “Electric manipulation of spin relaxation using spin-Hall effect”, Physical Review Letters 101, 036601 (2008).
4. K. Uchida, S. Takahashi, K. Harii, J. Ieda, W. Koshibae, K. Ando, S. Maekawa,
and E. Saitoh, “Observation of the spin Seebeck effect”, Nature 455, 778–781

主要論文目録なり︑これを契機にスピン流の研究が世界中で盛んに行われるようになった︒
齊藤氏は︑逆スピンホール効果によるスピン流検出の手法に基づき︑スピン流に関する研究を展開し︑絶縁体スピン流︑スピンゼー
ベック効果︑スピンホール磁気抵抗効果︑動的スピン流生成など︑
スピン流科学における基礎現象の多くを観測してきた︒中でも︑スピンゼーベック効果の発見は注目される︒通常のゼーベック効果は温度差によって電流が発生する現象である︒電流が流れない場合には起電力を誘起する︒また︑逆に電流により温度差を誘起することもできる︒スピンゼーベック効果は温度差によりスピン流が発生する現象であり︑熱エネルギーとスピン流の間のエネルギー変換現象

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(2008).
Y. Kajiwara, K. Harii, S. Takahashi, J. Ohe, K. Uchida, M. Mizuguchi, H.
Umezawa, H. Kawai, K. Ando, K. Takanashi, S. Maekawa, and E. Saitoh,“Transmission of electrical signals by spin-wave interconversion in a magnetic
insulator”, Nature 464, 262–266 (2010).
K. Uchida, J. Xiao, H. Adachi, J. Ohe, S. Takahashi, J. Ieda, T. Ota, Y. Kajiwara, H. Umezawa, H. Kawai, G. E. W. Bauer, S. Maekawa, and E. Saitoh,“Spin Seebeck insulator”, Nature Materials 9, 894–897 (2010).
K. Ando, S. Takahashi, J. Ieda, H. Kurebayashi, T. Trypiniotis, C. H. W.
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K. Uchida, H. Adachi, T. An, T. Ota, M. Toda, B. Hillebrands, S. Maekawa,
and E. Saitoh “Long-range spin Seebeck effect and acoustic spin pumping”,
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T. Ohtani, S. Geprägs, M. Opel, S. Takahashi, R. Gross, G. E. W. Bauer, S. T.
B. Goennenwein, and E. Saitoh, “Spin Hall magnetoresistance induced by anonequilibrium proximity effect”, Physical Review Letters 110, 206601 (2013).
T. An, V. I. Vasyuchka, K. Uchida, A. V. Chumak, K. Yamaguchi, K. Harii, J.
Ohe, M. B. Jungfleisch, Y. Kajiwara, H. Adachi, B. Hillebrands, S. Maekawa,
and E. Saitoh, “Unidirectional spin-wave heat conveyer”, Nature Materials 12,
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D. Hou, Z. Qiu, R. Iguchi, K. Sato, E. K. Vehstedt, K. Uchida, G. E. W. Bauer,and E. Saitoh, “Observation of temperature-gradient-induced magnetization”,
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K. Uchida, S. Daimon, R. Iguchi, and E. Saitoh, “Observation of anisotropic
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Z. Qiu, D. Hou, J. Barker, K. Yamamoto, O. Gomonay, and E. Saitoh, “Spincolossal magnetoresistance in an antiferromagnetic insulator”, Nature Materials
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Y. Shiomi, J. Lustikova, S. Watanabe, D. Hirobe, S. Takahashi, and E. Saitoh,“Spin pumping from nuclear spin waves”, Nature Physics 15, 22–26 (2019).
K. Harii, Y-J. Seo, Y. Tsutsumi, H. Chudo, K. Oyanagi, M. Matsuo, Y. Shiomi, T.
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T. Kikkawa, D. Reitz, H. Ito, T. Makiuchi, T. Sugimoto, K. Tsunekawa, S.
Daimon, K. Oyanagi, R. Ramos, S. Takahashi, Y. Shiomi, Y. Tserkovnyak, and
E. Saitoh, “Observation of nuclear-spin Seebeck effect”, Nature Communications 12, 4356 (2021).
Y. Chen, M. Sato, Y. Tang, Y. Shiomi, K. Oyanagi, T. Masuda, Y. Nambu, M.
Fujita, and E. Saitoh, “Triplon current generation in solids”, Nature Communications 12, 5199 (2021).

二二