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(上段)強磁性体における磁化の自由度。磁化方向(磁石の向き)は磁場によって制御される。強磁性体を用いた記憶素子では、+磁化状態(磁石が上向き)を”0”、−磁化状態(磁石が下向き)を”1”に割り当てることで、1ビットの情報を記憶する。 (下段)らせん磁性体におけるキラリティー自由度。矢印で表される磁気モーメントがらせんを描いて整列している。らせんの右巻き・左巻きに対応するキラリティーは電流と磁場によって制御される。キラリティーメモリでは右巻きと左巻きを”0”と”1”に割り当てる。 今回の取り組み  これまでに見つかっているらせん磁性体の多くは、冷却しないと磁性体として働きません。本研究グループは、数少ない室温で安定ならせん磁性体であるマンガン金合金のMnAu2に着目し、高品質のMnAu2単結晶薄膜の作製にはじめて成功しました(図2左)。そして、室温において、弱い磁場中で電流パルスを印加することにより、キラリティー(右巻き・左巻き)を繰り返し反転できることを明らかにしました(図2右)。また、MnAu2と白金(Pt)の2層からなるデバイスにおいて、キラリティーを電流と垂直方向の電圧として検出することに成功しました(図3)。この方法により、磁場なしでもキラリティーを検出可能となりました。これらによって、らせん磁性体のキラリティーメモリが室温かつ簡便な方法で書き込み・読み出しできることが実証されました 図2.(左図)実験に用いたMnAu2単結晶薄膜デバイス。 (右図)電流パルスによるキラリティーメモリの書き込み・読み出し。 図3. らせん磁性合金MnAu2 – 白金Pt 2層デバイスにおけるキラリティー検出。 電流を印加すると、キラリティーに応じた横電圧シグナルが発生する。 今後の展開  らせん磁性体がもつキラリティーを利用した記憶素子はビット間干渉がなく超高集積化が期待されることに加え、外場や擾乱に対して高い堅牢性が期待されるなど、理想的な特性を示す次世代の記憶素子になり得ると期待されます。本研究の成果により、らせん磁性を用いたスピントロニクスの可能性が開かれました。今後、実用化に向けた研究が加速するものと期待されます。 謝辞 本研究は、JST科研費(課題番号:JP20H00299, JP20K03828, JP21H01036, JP21H01799, JP22H04461, JP23K13654)、JSTさきがけ(課題番号JPMJPR19L6)、三菱財団、矢崎科学技術振興記念財団の支援を受けて実施されました。 用語解説 (注1)磁気モーメント 物質の中の原子ひとつひとつが持つ、微小な磁石(原子磁石)としての性質。物質全体で磁気モーメント(原子磁石)が揃っているような物質を、強磁性体(いわゆる磁石)と呼ぶ。 (注2)らせん磁性体 原子が作る1つの層(原子面)内で一方向に揃った磁気モーメントが、原子面が変わるごとに少しずつ向きを変えてらせん状に回転しているような、らせん磁気配列をもつ物質。希土類金属のテルビウム(Tb)やマンガン・シリコン合金(MnSi)などがよく知られているが、これらの物質では低温でのみらせん磁気状態が安定になる。 (注3)スピントロニクス 物質がもつ磁気的な性質をエレクトロニクスに利用する試み。代表的な例であるハードディスクドライブや磁気抵抗メモリは、強磁性体の磁化方向を情報記憶に用いている。 (注4)磁気抵抗メモリ(MRAM) 情報を強磁性体の磁気モーメントの向きとして記憶し、電気抵抗の大きさとして記憶の読み出しを行うことができる記憶素子。外部電源を切っても情報を保持できる不揮発な性質を持つ。 発表雑誌 雑誌名 「Nature Communications」(2024年3月7日) 論文タイトル Room temperature chirality switching and detection in a helimagnetic MnAu2 thin film 著者 Hidetoshi Masuda*, Takeshi Seki*, Jun-ichiro Ohe, Yoichi Nii, Hiroto Masuda, Koki Takanashi, Yoshinori Onose* (* 責任著者) DOI番号 10.1038/s41467-024-46326-4 論文URL https://www.nature.com/articles/s41467-024-46326-4 以上 お問い合わせ先 【研究に関するお問い合わせ】 東北大学金属材料研究所 助教 増田 英俊 TEL: 022-215-2244 E-mail: hidetoshi.masuda.c8[@]tohoku.ac.jp 東北大学金属材料研究所プレスリリース (日本語版)https://www.imr.tohoku.ac.jp/ja/news/results/detail---id-1572.html (英語版)https://www.imr.tohoku.ac.jp/en/news/results/detail---id-1572.html ※E-mailはアドレスの[@]を@に替えてお送り下さい。 【報道に関するお問い合わせ】 東北大学金属材料研究所 情報企画室広報班 TEL: 022-215-2144 FAX: 022-215-2482 E-mail: press.imr[@]grp.tohoku.ac.jp 学校法人東邦大学 法人本部経営企画部 TEL: 03-5763-6583 FAX: 03-3768-0660 E-mail: press[@]toho-u.ac.jp  URL:www.toho-u.ac.jp ※E-mailはアドレスの[@]を@に替えてお送り下さい。 プレスリリース 2024年度 2023年度 2022年度 2021年度 2020年度 2019年度 2018年度 2017年度 2016年度 2015年度 2014年度 2013年度 2012年度 2011年度 2010年度 2009年度 2008年度 2007年度 このページのトップへ 交通のご案内 お問い合わせ よくあるご質問 English サイトマップ プライバシーポリシー このサイトについて 関連リンク 東邦大学 大森キャンパス【医学部・看護学部】 〒143-8540 東京都大田区大森西5-21-16 TEL : 03-3762-4151(大代) アクセスマップ 習志野キャンパス【理学部・薬学部・健康科学部】 〒274-8510 千葉県船橋市三山2-2-1 TEL : 047-472-9199 アクセスマップ PC版はこちら COPYRIGHT(C) TOHO-UNIVERSITY ALL RIGHTS RESERVED.

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