スキルミオンがつくり出すリアクタンス-創発電場による輸送応答の解明で回路素子微細化新原理構築へ-

2026-02-25 理化学研究所,科学技術振興機構

理化学研究所(理研)創発物性科学研究センターの横内智行ユニットリーダーらの国際共同研究グループは、電流で駆動されたスキルミオン格子の変形が創発電場を生み、それが交流応答の虚部であるリアクタンスとして現れることを発見し、Nature Communicationsに発表した。MnSi単結晶から作製したマイクロデバイスに交流電流を印加し測定した結果、スキルミオン相で電流に対し90度位相がずれた電圧応答が生じることを確認。これはスキルミオン変形や慣性に由来する「創発リアクタンス」によるもので、条件により誘導的・容量的の両性を示す。同一構造でインダクタとキャパシタ機能を実現し得る新原理として、回路素子の大幅微細化や低消費電力ナノデバイスへの応用が期待される。

スキルミオンがつくり出すリアクタンス-創発電場による輸送応答の解明で回路素子微細化新原理構築へ-
スキルミオン格子の変形による創発電場の発生

<関連情報>

電流駆動スキルミオン格子の変形によって誘起される創発リアクタンス Emergent reactance induced by the deformation of a current-driven skyrmion lattice

Matthew T. Littlehales,Max T. Birch,Akiko Kikkawa,Yasujiro Taguchi,Diego Alba Venero,Peter D. Hatton,Naoto Nagaosa,Yoshinori Tokura &Tomoyuki Yokouchi
Nature Communications  Published:19 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-69698-1 Unedited version

Abstract

Classical electromagnetism forms the foundation of modern technology. In condensed matter systems, the Berry phase acquired by conduction electrons acts as an emergent electromagnetic field, facilitating phenomena analogous to classical electromagnetism, such as the Lorentz force and electromagnetic induction, and paving the way for next-generation spintronics. Magnetic skyrmions, spin vortices with non-trivial topology, serve as a key platform for such devices. For example, non-trivial transport responses are recognised as being induced by the emergent Lorentz force and the emergent electromagnetic induction. Despite remarkable progress in skyrmion physics, emergent reactance, in which the phase of an applied AC current is modified by emergent electromagnetism, has not been thoroughly investigated. Here, we report emergent reactance in a micro-fabricated device of the prototypical skyrmion-hosting material, MnSi. Our findings reveal that the internal deformation degrees of freedom in skyrmions are an important factor for efficient generation of the emergent reactance.

0402電気応用
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