独自開発のポータブル装置「PINK-02」により、地磁気の約200万倍にあたる110テスラの超強磁場発生に成功。磁場中心にX線自由電子レーザーを照射し、X線実験の世界最強110テスラ磁場を記録。従来は77テスラ。110テスラX線回折実験により、磁石である固体酸素が1パーセントにも及ぶ巨大かつ異方的な磁歪（じわい）を示すことを明らかにした。同手法は、今後、100テスラを超える極限環境で現れる新しい結晶構造や電子状態、機能性の探索に活用される。電気通信大学 大学院情報理工学研究科 基盤理工学専攻の池田 暁彦 准教授と理化学研究所 放射光科学研究セ...

京都大学 化学研究所のZhang Zhenya（ジャアン・ジィンヤ）博士研究員（研究当時、現：清華大学 博士研究員）、渡邊 優一 氏（修士課程学生）、廣理 英基 教授、塩田 陽一 准教授、輕部 修太郎 特定准教授、小野 輝男 教授は、強磁性体におけるスピン（磁化）歳差運動の情報を、テラヘルツ（THz、テラは1兆）光の偏光回転として直接読み出すことに成功しました。従来、磁化の超高速ダイナミクスの検出には、磁気光学効果やTHz光放射の観測が用いられてきましたが、スピン歳差運動の情報をTHz光の偏光変調として直接検出する技術は確立されていませんでした。本研究では、Co–Pt多層膜構造を用いて光励起–...

キラルなイオン液体を用いたゲートデバイスでトポロジカル強磁性表面の制御を行い、キラリティに由来するドメインの自発偏極を実証しました。従来のEDLTはキラリティの無い分子を用いて行われてきましたが、本研究ではEDLTにキラルなイオン性分子を用いる「キラルイオンゲート」を世界で初めて提案・実証しました。分子キラリティと磁性の結合をゲートデバイスに取り入れたことにより、省電力スピントロニクス実現に向けた新しい設計指針を与えます。東京大学 生産技術研究所の松岡 秀樹 特任助教と金澤 直也 准教授らの研究グループは、名古屋大学 大学院理学研究科の須田 理行 教...

6テスラの強磁場をわずか1000分の1秒で90度回転させたパルス磁場を用いた磁場回転の実現は世界初トポロジカル物質や交代磁性体における電気的・光学的・磁歪（機械的な変形）応答の異方性を明らかにするツールとして期待磁場の方向に敏感なスイッチやメモリー、センサーなどの機能を持つ材料の探索に利用できる電気通信大学 大学院情報理工学研究科 基盤理工学専攻の池田 暁彦 准教授らの研究グループは、物質の磁場応答を新しい視点から調べることができる「ベクトルパルスマグネット」を発明しました。本研究で開発したベクトルパルスマグネットは、トポロジカル...

高性能スピントロニクス材料として有名な強磁性ホイスラー合金の一種であるCo2FeSiと表面弾性波材料として有名な圧電体ニオブ酸リチウム（LiNbO3）からなるエピタキシャルCo2FeSi/LiNbO3界面マルチフェロイク構造を実現。スピン波の長距離伝播が示唆される低磁気摩擦特性（低ダンピング定数）領域で磁化ダイナミクス（磁化の歳差運動）の電界変調に成功。表面弾性波を利用したスピン波の生成技術と本研究技術を融合することで、全電界制御型マグノニクスデバイスの実現につながる成果。大阪大学 大学院基礎工学研究科の山田 晋也 准教授、宇佐見 喬政 助教（研究当...

面内方向に磁化を持つ強磁性材料において異常ホール効果を観測軌道磁化とスピン磁化の非対角的な結合が本質的に重要であることを実証軌道磁化が開く新たな物性科学と応用技術の可能性に期待東京科学大学（Science Tokyo） 理学院 物理学系の打田 正輝 准教授の研究グループは、同大学 理学院 物理学系の石塚 大晃 准教授の研究グループ、および東京大学 大学院理学系研究科 有田 亮太郎 教授（兼：理化学研究所 創発物性科学研究センター チームディレクター）の研究グループと共同で、面内方向に磁化を持つ強磁性材料における異常ホール効果の観測に成功しました。...

通常の磁化を持たない非磁性材料において異常ホール効果を初めて観測特定の非磁性材料では極めて大きな異常ホール効果が現れることを定量的に実証軌道磁化に基づく電子物性の開拓や次世代デバイスへの応用研究に期待東京科学大学（Science Tokyo） 理学院 物理学系の打田 正輝 准教授の研究グループは、同 石塚 大晃 准教授の研究グループと共同で、通常の磁化を持たない非磁性材料における異常ホール効果の観測に初めて成功しました。ホール効果は、磁場や磁化に垂直な面内で電子の進む向きが曲げられる現象として、電子物性の理解やデバイス応用の基礎を支えてきま...

原子価の異なる2種類の元素を同時に置換する新手法「二重異原子価元素置換（double hetero-valent elemental substitution）」を導入し、3元系Ga-Pt-Gd 2/1近似結晶から4元系Ga-Au-Pt-Gd 1/1近似結晶の合成に成功しました。これにより、平均価電子数（e/a）を1.92～1.60の範囲で系統的に制御することが可能となりました。特にe/a＝1.83では、5テスラの磁場下で等温磁気エントロピー変化 ΔSM＝-8.7 J/K mol-Gdを記録しました。これは準結晶および近似結晶材...

反強磁性体Mn3Snにおいて、磁気八極子秩序に由来するキラルな磁壁の構造を初めて実空間で観測しました。ダイヤモンド量子センサーによる高精度磁場測定と高品質単結晶薄膜を組み合わせ、複雑な磁気構造に対応する解析手法を新たに開発することによって、従来困難だった磁区と磁壁の詳細な構造を解明しました。本成果は、エネルギー効率に優れた次世代の高速・省エネスピントロニクス素子の実現に向けた設計指針を与え、多極子磁性の理解と応用の深化に貢献することが期待されます。東京大学 大学院理学系研究科の塚本 萌太 大学院生（当時）、肥後 友也 特任准教授（当時）、佐々木 健人...

理化学研究所（理研） 創発物性科学研究センター 強相関物質研究グループの中村 大輔 上級研究員、田口 康二郎 グループディレクター（最先端研究プラットフォーム連携（TRIP）事業本部 強相関材料環境デバイス研究チーム 副チームディレクター）、強相関理論研究グループの永長 直人 グループディレクター（最先端研究プラットフォーム連携（TRIP）事業本部 基礎量子科学研究プログラム プログラムディレクター）、早稲田大学 理工学術院 先進理工学部の望月 維人 教授、リー・ムークン 講師らの共同研究グループは、キラル構造を持つ磁性体の抵抗が室温で電流方向に依存して変化することを発見しました。本...

NIMSは、名古屋大学・東京大学との共同研究により、金属や半導体に熱流、電流、磁場を互いに直交する方向に印加すると吸熱や発熱が発生する現象「横型トムソン効果」を観測することに世界で初めて成功しました。本研究により、熱・電気・磁気変換現象に関する物理および物質・材料科学のさらなる発展や、新たな熱マネジメント技術の創出が期待されます。本研究は、名古屋大学 大学院工学研究科 機械システム工学専攻の髙萩 敦 大学院生（兼 NIMS 研修生）が博士課程研究の一環として進めたものであり、NIMS 磁性・スピントロニクス材料研究センターの内田 健一 上席グループリーダー（兼 東京大学 大学院新領域...

特徴的な磁気秩序を持つ反強磁性体と強磁性体の接合界面で磁気結合を確認。従来必要とされた「磁場をかけながら冷却する操作」を行わず、室温・等温条件で交換バイアス効果を制御できることを実証。室温で動作する反強磁性体の新たな電子機能の開拓により、次世代スピントロニクスデバイスへの応用が期待される。東京大学 大学院理学系研究科の朝倉 海寛 大学院生、肥後 友也 特任准教授（研究当時）、中辻 知 教授らによる研究グループは、ワイル反強磁性体Mn3Snと強磁性体との接合界面において、磁気的な結合に由来した交換バイ...

強誘電体内部のドメイン界面の電荷状態はデバイス特性を支配する主要因と考えられてきたが、その電荷分布を観察することは極めて困難であった。最先端電子顕微鏡により、強誘電体ドメイン界面の電荷分布の直接観察に成功した。本成果は、積層セラミックコンデンサー（MLCC）などの強誘電体デバイスのより詳細な特性理解と性能向上につながると期待できる。JST 戦略的創造研究推進事業 ERATOにおいて、東京大学 大学院工学系研究科 附属　総合研究機構の関 岳人 講師、遠山 慧子 助教、髙本 昌弥 大学院生(現 株式会社村田製作所)、柴田 直哉 機構長･教授、幾原 雄一 ...

私たちの身の回りから宇宙に至るまで、流れや渦が複雑にもつれ合う「乱流」は、自然界のさまざまな現象に関わっています。中でも超高温の核融合プラズマでは、密度や温度、磁場のような複数の物理量の揺らぎが入り混じって連動し、非常に複雑な乱流が発生します。自然科学研究機構 核融合科学研究所の彌冨 豪 特任研究員（論文投稿時は総合研究大学院大学 大学院生）、駒澤大学の仲田 資季 准教授（兼、理化学研究所 数理創造研究センター 数理基礎部門 客員研究員）の研究チームは、量子力学の理論で活用される情報量（情報エントロピー）やその数学的記述法に着想を得て、「情報量の視点」で乱流の状態遷移や相互作用を読み...

超伝導状態を比較的維持しやすい鉄系超伝導体であるセレン化・テルル化鉄を用いることで、強い磁場の中において、超伝導ダイオード効果（超伝導状態と常伝導状態が電流の向きで切り替わる現象）の観測に成功これにより、ダイオード特性の磁場・温度依存性を広い範囲で調べることが可能となり、本物質における超伝導ダイオード効果の物理的起源を解明超伝導体の基礎物性の理解につながるだけでなく、磁場や温度揺らぎに強い超伝導素子開発への展開に期待大阪大学 大学院理学研究科の小林 友祐さん（当時 博士前期課程2年）、塩貝 純一 准教授、松野 丈夫 教授、東北大学 金属材料研究所の野...

層間に磁性元素を挿入した遷移金属ダイカルコゲナイド（ＴＭＤ）Ｖ１／３ＮｂＳ２において、磁化のない共線反強磁性と非フェルミ液体状態の中で異常ホール効果が生じることを発見しました。（電荷を運ぶ準粒子が定義できない）非フェルミ液体状態の中で巨大異常ホール効果が発見されたのは初めてのことであり、従来のベリー曲率の枠組みを超えた理解が必要です。本研究で発見された物質は、新たな機能性反強磁性体であり、電子のスピンを使った情報処理・通信デバイスにつながることが期待されます。また本研...