QuickSyllabus

磁性材料物理学 / Physics of Magnetic Materials

単位数: 2. 担当教員: 水上成美. 開講年度: 2024. 開講言語: 日本語.

授業の目的・概要及び達成方法等

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

前半では磁性体に固有のギガヘルツ帯の高周波磁気物性、後半では磁性体の光学的特性やフェムト秒領域のスピン動力学について講義する。それらの磁気・スピン物性に関わる物理概念を直観的かつ数学的に理解できるようにする。また、それら物性を応用した実用素子の原理、実用磁性材料についての理解を深める。

授業の目的・概要及び達成方法等(Ｅ）

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

The first half of this course is the lectures on radio-frequency (rf) magnetic property. The latter half is the lectures on optical properties and spin dynamics on an ultrafast timescale. These lectures are aimed to be able to intuitively and mathematically understand relevant physical concepts. Several rf magnetic devices and magneto-optical devices will be also described to understand the principles of the devices and practical magnetic materials used therein.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

電磁気学、量子力学、固体物理学の基礎的事項を学習していることが望ましい。

他の授業科目との関連及び履修上の注意(Ｅ）

Need of basic knowledges of electromagnetism, quantum mechanics, and solid state physics

授業計画

第１回　概要‐磁気の起源と対称性
第２回　磁気異方性の現象論と磁性材料
第３回　磁化動力学の現象論とマイクロ波応答①
第４回　磁化動力学の現象論とマイクロ波応答②
第５回　アイソレータ、サーキュレータの原理
第６回　磁化動力学の量子論と高周波磁性材料
第７回　磁化の波と一方向性
第８回　「ナノ領域」の磁化動力学デバイスと産業応用
第９回　偏光の基礎と磁気光学効果の現象論①
第10回　偏光の基礎と磁気光学効果の現象論②
第11回　光アイソレータの原理
第12回　磁気光学効果の量子論と磁気光学磁性材料
第13回　すこし変わった磁気光学効果：ブリルアン光散乱
第14回　「フェムト秒」スピン動力学の検出：光ポンプ・プローブ法
第15回　まとめ

授業計画(Ｅ）

1. Overview: Origin of magnetism and symmetry
2. Phenomenology of magnetic anisotropy and magnetic materials
3. Phenomenology of magnetization dynamics and microwave response I
4. Phenomenology of magnetization dynamics and microwave response II
5. Principle of microwave isolator and circulator
6. Quantum theory of magnetization dynamics and rf magnetic materials
7. Magnetic wave and non-reciprocity
8. Nano-devices using magnetization dynamics and industrial applications
9. Polarization of light and phenomenology of magneto-optical effect I
10. Polarization of light and phenomenology of magneto-optical effect II
11. Principle of optical isolator
12. Quantum theory of magneto-optical effect and magneto-optical materials
13. What is Brillouin light scattering?
14. Spin dynamics on a femtosecond timescale: an optical pump-probe technique
15. Summary

授業時間外学習

授業時に配布されるプリントにより授業内容を復習すること。
また、レポート（１回）を作成すること。

授業時間外学習（Ｅ）

Students are required to review each class using handouts,
and also required to write one report.

成績評価方法及び基準

出席及びレポートで評価する。

成績評価方法及び基準(Ｅ）

To be evaluated by the attendance number of times and the quality of the reports submitted.