Research activity information

• High harmonic generation by dynamic Fermi surface nesting

  Koujiro Hoshi, Terufumi Yamaguchi, Tomosato Hioki, Eiji Saitoh

  American Physical Society (APS), Mar. 2026, Physical Review B, 113(9) (9)

  [Refereed]

  Scientific journal


• Observation of the nonlinear chiral thermoelectric Hall effect in tellurium

  Tetsuya Nomoto, Akiko Kikkawa, Kazuki Nakazawa, Terufumi Yamaguchi, Fumitaka Kagawa

  Springer Science and Business Media LLC, Nov. 2025, Nature Physics, 21(12) (12), 1920 - 1925

  Scientific journal


• Nonlinear charge and thermal transport properties induced by orbital magnetic moment in chiral crystalline cobalt monosilicide

  Kazuki Nakazawa, Terufumi Yamaguchi, Ai Yamakage

  Jan. 2025, Physical Review B, English, International magazine

  [Refereed]

  Scientific journal


• Nonlinear charge transport properties in chiral tellurium

  Kazuki Nakazawa, Terufumi Yamaguchi, Ai Yamakage

  Sep. 2024, Physical Review Materials, International magazine

  [Refereed]

  Scientific journal


• Microscopic theory of nonlinear Hall effect induced by electric field and temperature gradient

  Terufumi Yamaguchi, Kazuki Nakazawa, Ai Yamakage

  Lead, American Physical Society (APS), May 2024, Physical Review B, 109(20) (20)

  Scientific journal


• Computational capability for physical reservoir computing using a spin-torque oscillator with two free layers

  Terufumi Yamaguchi, Sumito Tsunegi, Kohei Nakajima, Tomohiro Taniguchi

  Lead, American Physical Society (APS), Feb. 2023, Physical Review B, 107(5) (5)

  Scientific journal


• S = 1 antiferromagnetic electron-spin systems on hydrogenated phenalenyl-tessellation molecules for material-based quantum-computation resources

  Naoki Morishita, Yasuhiro Oishi, Terufumi Yamaguchi, Koichi Kusakabe

  Abstract A resource state for measurement-based quantum computation is proposed using a material design of S = 1 antiferromagnetic spin chains. Specifying hydrogen adsorption positions on polymerized phenalenyl-tessellation molecules gives rise to formation of graphene zero modes that produce local S = 1 spins or S = 1/2 spins in the required order through exchange interactions. When the S = 1 antiferromagnetic Heisenberg models serve as quantum-computation resources, hydrogen adatoms inducing zero modes can also work as local electron-spin probes in nuclear spin spectroscopy, which could be used for controlling and measuring local spins.

  IOP Publishing, Dec. 2021, Applied Physics Express, 14(12) (12), 121005 - 121005

  Scientific journal


• Spintronic properties of topological surface Dirac electrons with hexagonal warping

  Yusuke Imai, Terufumi Yamaguchi, Ai Yamakage, Hiroshi Kohno

  American Physical Society (APS), Feb. 2021, Physical Review B, 103(5) (5)

  Scientific journal


• Theory of magnetic-texture-induced anomalous hall effect on the surface of topological insulators

  Terufumi Yamaguchi, Ai Yamakage

  Lead, Physical Society of Japan, 2021, Journal of the Physical Society of Japan, 90(6) (6), English

  Scientific journal


• Input-driven bifurcations and information processing capacity in spintronics reservoirs

  Nozomi Akashi, Terufumi Yamaguchi, Sumito Tsunegi, Tomohiro Taniguchi, Mitsuhiro Nishida, Ryo Sakurai, Yasumichi Wakao, Kohei Nakajima

  American Physical Society (APS), Dec. 2020, Physical Review Research, 2(4) (4)

  Scientific journal


• Step-like dependence of memory function on pulse width in spintronics reservoir computing

  Terufumi Yamaguchi, Nozomi Akashi, Kohei Nakajima, Hitoshi Kubota, Sumito Tsunegi, Tomohiro Taniguchi

  Lead, Dec. 2020, Scientific Reports, 10(1) (1), English

  Scientific journal


• Magnon-drag thermoelectric transport with skyrmion structure

  Koujiro Hoshi, Terufumi Yamaguchi, Akihito Takeuchi, Hiroshi Kohno, Jun-ichiro Ohe

  AIP Publishing, Aug. 2020, Applied Physics Letters, 117(6) (6), 062404 - 062404

  Scientific journal


• Periodic structure of memory function in spintronics reservoir with feedback current

  Terufumi Yamaguchi, Nozomi Akashi, Sumito Tsunegi, Hitoshi Kubota, Kohei Nakajima, Tomohiro Taniguchi

  Lead, Jun. 2020, Physical Review Research, 2(2) (2), English

  Scientific journal


• Phase estimation of spin-torque oscillator by nonlinear spin-torque diode effect

  Terufumi Yamaguchi, Sumito Tsunegi, Tomohiro Taniguchi

  Lead, IOP Publishing, Feb. 2020, Japanese Journal of Applied Physics, 59(2) (2), 020903 - 020903

  Scientific journal


• Synchronization and chaos in a spin-torque oscillator with a perpendicularly magnetized free layer

  Terufumi Yamaguchi, Nozomi Akashi, Kohei Nakajima, Sumito Tsunegi, Hitoshi Kubota, Tomohiro Taniguchi

  Lead, American Physical Society (APS), Dec. 2019, Physical Review B, 100(22) (22)

  Scientific journal


• Microscopic theory of magnon-drag electron flow in ferromagnetic metals

  Terufumi Yamaguchi, Hiroshi Kohno, Rembert A. Duine

  Lead, American Physical Society (APS), Mar. 2019, Physical Review B, 99(9) (9)

  Scientific journal


• Microscopic Theory of Spin-Wave Spin Torques Induced by Temperature Gradient

  Terufumi Yamaguchi, Hiroshi Kohno

  We study thermally induced spin torques due to spin waves, or magnons, in a ferromagnet based on the Luttinger's linear response theory for the treatment of temperature gradient. The model we consider is "microscopic" in that it includes, in addition to localized spins responsible for the magnetization, a "reservoir" that introduces Gilbert damping into the spin system. Taking conduction electrons as the reservoir, which couple to the spins via the s–dexchange interaction, we calculate the magnonic spin-transfer torque and its dissipative correction (β term). Compared to the existing result β = dα/2 from the exchange-stiffness (or gradient) torque, where α is the Gilbert damping and dis the spatial dimensionality, we found an additional contribution Δβ = α/2 from the s–dtorque, resulting in β = (d+ 1)α/2 in total.

  Lead, Physical Society of Japan, Jun. 2017, Journal of the Physical Society of Japan, 86(6) (6), 063706 - 063706, English

  Scientific journal


• Microscopic theory of spin-wave spin torque induced by temperature gradient II

  Yamaguchi Terufumi, Kohno Hiroshi

  前回の日本物理学会では、温度勾配で駆動されたスピン波スピントルクの微視的理論として、LLG方程式に基いて緩和を現象論的に導入したモデルでの計算とその問題点を示し、次に緩和の微視的機構として、伝導電子とスピン波がカップルした系で計算を行った。今回の発表では、前回の微視的計算では考慮していなかった項も含めて計算を行い、β項の係数が前回とはどのように異なるかを議論する。

  The Physical Society of Japan, 2016, Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan, 71, 928 - 928, Japanese

• 「拡張スピン流」の輸送特性とそれに起因する多極子のダイナミクス

  山口 皓史

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 若手研究, 京都大学, 01 Apr. 2021 - 31 Mar. 2026

  令和3年度は、本研究題目にある拡張スピン流を利用するために必要な「出力先」に重点を置いて研究を行った。その理由として、拡張スピン流は複数の自由度を組み合わせた流れであるが、一般に多くの自由度が関連した系や相関のある系に複雑に作用することが考えられるためである。そこで、1. 複数の自由度がある系におけるリザバーコンピューティングの性能、2. 量子計算を念頭においた物質設計の2点について調べた。 1. 複数の自由度がある系におけるリザバーコンピューティングの性能について、従来のスピントロニクス素子を用いたリザバー・コンピューティングでは、磁化が動かない固定層と磁化が動く自由層の、磁性層2層の組み合わせが用いられてきた。この組み合わせでは有効的な力学変数は2でカオスにはならないため、リザバー・コンピューティングではカオスの縁で性能が高くなることが示唆されていることから、リザバー・コンピューティングに適した素子とは言えない。解決策としてこの素子を複数結合することで性能の向上を図ったものがあるが、実際のデバイス作成が困難である。そこで本研究では、単一の素子で積層方向に磁性層の種類と層数を変えることで、リザバー・コンピューティングの性能が向上することを示した。自由層2層を組み合わせた素子と、自由層2層に固定層を1層加えた素子を調べ、従来型の素子に比べ性能が向上していることを理論的に示した。この研究結果は特許として出願中である。 2. 量子計算を念頭においた物質設計として、グラフェンを基に炭素原子の配列を制御することで、量子計算に利用できる、スピン1のハイゼンベルク鎖が作り出せることがわかった。具体的には、第一原理計算から電子の低エネルギーハミルトニアンを構築し、摂動計算によって有効的なスピン相互作用を導出した。この研究結果は論文としてすでに出版されている。