東京大学物性研究所・トランススケール量子科学国際連携研究機構の三輪真嗣准教授、同研究所・同機構・東京大学大学院理学系研究科の中辻知教授は、同研究所の冨田崇弘特任助教、Ikhlas Muhammad大学院生、坂本祥哉助教、同研究科の肥後友也特任准教授、同研究所・同機構の大谷義近教授（理化学研究所 創発物性科学研究センター チームリーダー）、同大学大学院工学系研究科の野本拓也助教、有田亮太郎教授（理化学研究所 創発物性科学研究センター チームリーダー）、東北大学学際科学フロンティア研究所の飯浜賢志助教、同大学材料科学高等研究所の水上成美教授と共同で、物質中の電子がもつ磁石としての性質、すなわちスピンの反転速度が反強磁性金属では10ピコ秒（1000億分の1秒）と極めて速いことを実証しました。
ナノサイズの磁石を利用するエレクトロニクス技術をスピントロニクスと呼びます。スピンを電荷とともに利用することで、これまでの技術では実現できなかった新しい機能を持つ電子デバイスの創出が期待されています。代表的なデバイスとしては超高密度ハードディスクドライブ用磁気ヘッドや不揮発性メモリＭＲＡＭがあります。これまでスピントロニクスでは磁石材料として強磁性金属が用いられました。一方で反強磁性金属は強磁性金属と比べてスピンの反転速度が10-100倍速いピコ秒台と予想され、新たな電子デバイス材料として注目されています。しかし、反強磁性金属におけるスピンの動きを時間軸で観測した例はなく超高速性は予測に過ぎませんでした。本研究ではトポロジカル反強磁性金属と呼ばれる特殊なマンガン合金を用いてスピンの動きを実時間で捉えることに成功し、その反転速度が10ピコ秒以下と超高速であることを実証しました。これは実用化されているＭＲＡＭに比べて10-100倍程度速く読み書きができることに相当し、本材料を用いた電子デバイスを作製すれば、超高速動作が可能になります。
詳細は東京大学 物性研究所のホームページをご覧ください。
報道担当
理化学研究所 広報室 報道担当
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