東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻の安達有輝特任研究員、上田和樹大学院生、安井勇気助教、杉本宜昭教授らの研究グループは、磁気交換力顕微鏡（MExFM、注1）を用いて、酸化マグネシウム薄膜上に吸着した単一のホルミウム（Ho）原子（単一原子磁石）のスピン（磁気の向き）を、電流を流さずに直接読み出し、書き込むことに成功しました。従来の磁気記録デバイス（ハードディスクなど）では、情報の読み書きに電流を流す必要があり、ジュール熱によるエネルギー損失が高集積化の大きな障壁となっていました。
本研究グループは、電流の代わりに探針と原子の間に働く量子力学的な力である磁気交換力を利用してスピン状態を検出し、さらに探針を極限まで接近させて原子にひずみを加えることで、スピンを反転させました。
本成果は、ジュール熱を伴わない磁気記録という新たな動作原理を提示するものであり、将来の省エネルギーかつ超高密度な単一原子メモリデバイスの実現に向けた重要な一歩になると期待されます。