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ナノ磁気渦形成の定説を覆す物質の開発に成功

- 磁気フラストレーションを利用して創発電磁気応答を巨大化 -

理化学研究所
物質・材料研究機構
高エネルギー加速器研究機構
東京大学

理化学研究所創発物性科学研究センター強相関物性研究グループの車地崇客員研究員 (マサチューセッツ工科大学ポストドクトラルフェロー) 、十倉好紀グループディレクター (東京大学大学院工学系研究科教授) 、NIMSの山崎裕一主任研究員、高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所の佐賀山基准教授らの共同研究グループは、これまでの定説を覆す微小な磁気渦 (磁気スキルミオン) を形成する新たな磁性材料の開発に成功しました。本研究成果は、次世代の情報記憶媒体への応用も期待されるスキルミオン材料の設計指針を大きく刷新し、高集積化・高検出感度化を可能にするスピントロニクスデバイスへの応用につながると期待できます。

概要

理化学研究所 (理研) 創発物性科学研究センター強相関物性研究グループの車地崇客員研究員 (マサチューセッツ工科大学ポストドクトラルフェロー) 、十倉好紀グループディレクター (東京大学大学院工学系研究科教授) 、物質・材料研究機構の山崎裕一(別ウィンドウで開きます)主任研究員、高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所の佐賀山基准教授らの共同研究グループは、これまでの定説を覆す微小な磁気渦 (磁気スキルミオン、以下スキルミオン) を形成する新たな磁性材料の開発に成功しました。本研究成果は、次世代の情報記憶媒体への応用も期待されるスキルミオン材料の設計指針を大きく刷新し、高集積化・高検出感度化を可能にするスピントロニクスデバイスへの応用につながると期待できます。

従来のスキルミオン物質は、「空間反転対称性が破れている」という状態が実現している磁性体であることが不可欠でした。

今回、共同研究グループは、「磁気フラストレーション」に着目した探索を行い、Gd2PdSi3 (Gd : ガドリウム、Pd : パラジウム、Si : ケイ素) の結晶構造には空間反転対称性がある一方で、磁性原子のGdは三角格子状に並んだ状態にあることに着目しました。そして、詳細な電気伝導特性の測定およびスピン構造の解析の結果、この物質中では、数ナノメートル (nm、1nmは10億分の1メートル) サイズの磁気渦が存在しており、創発電磁気応答の一つである「トポロジカルホール効果」が従来のスキルミオン物質より1桁以上も大きく発現することを明らかにしました。

本研究は、米国の科学雑誌『Science』のオンライン版 (8月8日付け : 日本時間8月9日) に掲載されます。


「プレスリリース中の図 : 三角格子とその上に実現したスキルミオン格子と創発磁場分布の模式図」の画像

プレスリリース中の図 : 三角格子とその上に実現したスキルミオン格子と創発磁場分布の模式図



掲載論文

題目 : Skyrmion lattice with a giant topological Hall effect in a frustrated triangular-lattice magnet
著者 : Takashi Kurumaji, Taro Nakajima, Max Hirschberger, Akiko Kikkawa, Yuichi Yamasaki(別ウィンドウで開きます), Hajime Sagayama, Hironori Nakao, Yasujiro Taguchi, Takahisa Arima, and Yoshinori Tokura
雑誌 : Science
DOI : 10.1126/science.aau0968(別ウィンドウで開きます)


本件に関するお問合せ先

(発表者)
理化学研究所
創発物性科学研究センター
強相関物理領域 強相関物性研究グループ

客員研究員
車地 崇 (くるまじ たかし)
(マサチューセッツ工科大学 ポストドクトラルフェロー)

グループディレクター
十倉 好紀 (とくら よしのり)
(東京大学大学院工学系研究科 教授)

TEL : 048-462-1111 内線6072 (中島)
FAX : 048-462-4691
E-Mail: takashi.kurumaji=riken.jp (車地)
([ = ] を [ @ ] にしてください)
国立研究開発法人 物質・材料研究機構
統合型材料開発・情報基盤部門
材料データ科学グループ
主任研究員
山崎 裕一 (やまさき ゆういち)
高エネルギー加速器研究機構
物質構造科学研究所
放射光科学第一研究系/構造物性研究センター
准教授
佐賀山 基 (さがやま はじめ)
(機関窓口)
理化学研究所
広報室 報道担当
TEL : 048-467-9272
FAX : 048-462-4715
E-Mail: ex-press=riken.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
国立研究開発法人 物質・材料研究機構
経営企画部門 広報室
〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
TEL: 029-859-2026
FAX: 029-859-2017
E-Mail: pressrelease=ml.nims.go.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
高エネルギー加速器研究機構
社会連携部広報室
TEL : 029-879-6047
FAX : 029-879-6049
E-Mail: press=kek.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
東京大学大学院 工学系研究科
広報室
TEL : 03-5841-6295
FAX : 03-5841-0529
E-Mail: kouhou=pr.t.u-tokyo.ac.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
東京大学大学院 新領域創成科学研究科
広報室
TEL : 04-7136-5450
E-Mail: info=edu.k.u-tokyo.ac.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
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