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...

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–...

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...

NIMSは、東京大学、産業技術総合研究所、大阪大学、東北大学との共同研究により、磁性体中のスピンの集団運動の準粒子「マグノン」の輸送を制御する新しい手法を提案し、強磁性金属中でマグノンが従来考えられていた以上に熱伝導に大きく寄与することを実証しました。磁性体を利用した新たな熱伝導制御原理の創出や技術の開発につながることが期待されます。熱伝導率は固体中で熱がどれだけ効率よく伝わるかを表す指標です。この熱の担い手（熱キャリア）は、金属では電子、半導体や絶縁体では格子振動の準粒子であるフォノンが主役とされています。現在の熱工学では、熱キャリアの輸送特性を解明・制御することで熱伝導率や界面の...

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...

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...

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...

次世代IoTデバイスを開く、柔軟性と秩序性を併せ持つ分子性常磁性体を開発。高度に秩序化された分子膜で、特異な磁気応答と温度変化に応じた動的構造変化を両立。フレキシブルデバイス、スピントロニクス、ナノメディシンなど、幅広い分野での応用へ期待。近年、IoT（Internet of Things）の急速な発展に伴い、フレキシブルデバイスなどへの応用が期待される「柔軟な」磁性体へのニーズが高まっています。このニーズに応えるべく、東京大学 物性研究所の藤野 智子 助教、森 初果 教授、原田 慈久 教授らの研究グループ、東京理科大学の菱田 真史 准教授、自然科学...

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...