磁性体中に発現する「スキルミオン」と呼ばれる粒子状のナノ磁気構造体が無数に集まると、流体のように振る舞うことを発見しました。「スキルミオン流体」をアルファベットのHの形状をした磁性体素子に流すと、AND（論理積）やOR（論理和）に対応する論理演算ができることを数値シミュレーションにより発見しました。これらの流体挙動と論理演算機能は、位相幾何学的な磁化配列を持つスキルミオンが無数に集まった結果として現れる創発的な現象と機能です。この成果により、スキルミオン1個1個を制御する高度な技術が不要となり、スキルミオンの素子応用の研究・開発が促進されると期待されます。また...

理化学研究所（理研） 創発物性科学研究センター トポロジカル量子物質研究ユニットの山田 林介 客員研究員（東京大学 大学院工学系研究科 物理工学専攻 助教）、プリヤ・バラル 客員研究員（東京大学 大学院工学系研究科 附属量子相エレクトロニクス研究センター 客員研究員）、マックス・ヒルシュベルガー ユニットリーダー（東京大学 大学院工学系研究科 物理工学専攻 准教授）、強相関量子伝導研究チームのマックス・バーチ 基礎科学特別研究員（研究当時、現 強相関物性研究グループ 研究員）、十倉 好紀 チームディレクター（東京大学 卓越教授／東京大学 国際高等研究所 東京カレッジ）、創発機能設計研究ユニット...

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...

ガラスなどのアモルファス材料において、ゆがみやすく柔らかい箇所に何らかの構造的特徴があるかどうかは、既存手法では複雑なネットワーク構造特徴の抽出が困難なため長年の謎であったトポロジーを応用したパーシステントホモロジーという解析方法によって、材料の柔らかい領域は原子の並び方に規則性と乱れが共存するような階層構造を持っていることを明らかにしたこの知見は今後、割れにくいガラスなど、しなやかで丈夫なアモルファス材料の設計に役立つ可能性を持つ大阪大学 産業科学研究所の南谷 英美 教授、産業技術総合研究所 マテリアルDX研究センターの中村 壮伸 主任研究員、岡山...

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...

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...

伝搬する光ビーム中にトポロジカル構造であるホプフィオンを生成する手法を開発。偏光と空間モードが制御された2色の光を重ね合わせて、時間変化する偏光の時空構造にホプフィオンの周期構造を形成。次世代の情報通信技術や計測技術における情報の担い手として期待。東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院の林 文博（リン・ウェンボ） 助教、東京大学 先端科学技術研究センターの岩本 敏 教授、慶應義塾大学 理工学部の太田 泰友 准教授、シンガポール南洋理工大学（Nanyang Technological University, Singapore）の申 艺...

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...

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...

物質の中には、原子数個レベルの厚みの薄膜にすると、十分な厚みを持つ通常の状態（バルク状態）とは全く異なる性質を示すものがありますが、磁石にくっつかない物質を薄膜にしても磁石にくっつくように変化することはないと理論的に予想されていました。しかし例外があることも予想されており、三セレン化二クロム（Ｃｒ２Ｓｅ３）という物質で薄膜を作ったところ、磁石にくっつくように変わることを発見しました。高輝度放射光から発生するＸ線で調べると、薄膜を作るときの「台」に当たるシート状炭素グラフェンから...

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...