論文の概要: Generation of pure spin currents via nonadiabatic quantum pumping in an antiferromagnetic chain
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.16819v1
- Date: Tue, 15 Sep 2026 08:23:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-16 14:56:08.412547
- Title: Generation of pure spin currents via nonadiabatic quantum pumping in an antiferromagnetic chain
- Title（参考訳）: 反強磁性鎖における非断熱量子ポンピングによる純スピン電流の生成
- Abstract要約: 時間依存電位によって駆動される反強磁性鎖における量子スピンポンピングについて検討した。
その結果、反強磁性鎖の電荷移動を伴わずに、ほぼ純粋なスピンポンピングを実現することが可能であることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this study, quantum spin pumping in an antiferromagnetic chain driven by time-dependent potential is investigated. The aim is to explore the possibility of generating and controlling spin currents in the absence of external bias and to examine the role of exchange field and periodic driving in the separation of spin-up and spin-down currents. The system is described using a tight-binding model, and spin-resolved currents are calculated employing the Keldysh non-equilibrium Green's function formalism. Two time-dependent potentials with a specific phase difference are applied to the two ends of the chain, while the chemical potentials of both electrodes are set equal. The results demonstrate that in the adiabatic regime (low frequencies), the response of the two spin channels is nearly identical. However, as the driving frequency increases and the system enters the nonadiabatic regime, absorption and emission processes of energy quanta become activated, leading to significant differences between spin-up and spin-down currents. The pumped current exhibits strong dependence on the chemical potential, allowing for the control of both magnitude and direction of the spin current through its adjustment. With increasing frequency, the spin current enhances, and parameters can be tuned such that the charge current nearly vanishes while a considerable spin current persists. This finding indicates the feasibility of achieving nearly pure spin pumping without net charge transfer in the antiferromagnetic chain. The results provide a promising perspective for designing spin-pumping devices based on antiferromagnetic systems.
- Abstract（参考訳）: 本研究では、時間依存電位によって駆動される反強磁性鎖における量子スピンポンピングについて検討した。
本研究の目的は、外部バイアスのないスピン電流の生成と制御の可能性を探究し、スピンアップ電流とスピンダウン電流の分離における交換場と周期駆動の役割を検討することである。
この系は強結合モデルを用いて記述され、スピン解流はケルディシュ非平衡グリーン関数形式を用いて計算される。
チェーンの両端に特定の位相差を持つ2つの時間依存電位を印加し、両電極の化学電位を等しく設定する。
その結果、断熱状態(低周波)では、2つのスピンチャネルの応答はほぼ同一であることが示されている。
しかし、駆動周波数が増加し、システムが非断熱状態に入ると、エネルギー量子の吸収と放出が活性化され、スピンアップ電流とスピンダウン電流の間に大きな違いが生じる。
励起電流は化学ポテンシャルに強く依存しており、その調整によってスピン電流の大きさと方向を制御できる。
周波数が増加するとスピン電流が増大し、電荷電流がほぼ消滅し、スピン電流がかなり持続するようにパラメータを調整できる。
この結果は、反強磁性鎖の電荷移動を伴わないほぼ純粋なスピンポンピングの実現可能性を示している。
この結果は反強磁性系に基づくスピンポンピングデバイスの設計に有望な視点を与える。
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