スキルミオン弦の電流駆動

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2018/08/11 理化学研究所,東京大学

スキルミオンを使った次世代高性能メモリ素子の実現へ

理化学研究所(理研)創発物性科学センター量子ナノ磁性研究チームの横内智行基礎科学特別研究員(東京大学大学院工学系研究科博士課程3年、研究当時)、強相関物性研究グループの十倉好紀グループディレクター(東京大学大学院工学系研究科教授)、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(東京大学大学院工学系研究科教授)、星野晋太郎客員研究員(埼玉大学大学院理工学研究科助教)らの研究グループ※は、電流によって引き起こされる「スキルミオン弦[1]」と呼ばれるひも状のトポロジカルスピン構造[2]の新しい振る舞いを明らかにしました。

本研究成果は、次世代高性能メモリ素子の実現に向けた、スキルミオン[1]の電流駆動特性の解明につながります。

スキルミオンをメモリ素子に応用するには、電流駆動した際のスキルミオンの振る舞いを理解することが重要です。今回、研究グループは、スキルミオン弦が形成されるマンガンシリコン(MnSi)合金のマイクロスケールの試料を作製しました。そして、非相反非線形ホール効果[3]と呼ばれる特殊なホール効果[3]が、スキルミオンが電流駆動されているときにのみ増大することを明らかにしました。また、このホール効果が、電流駆動されたスキルミオン弦が不純物を避けようと非対称的に変形することにより生じていることも、理論計算で明らかにしました。

本研究成果は、米国のオンライン科学雑誌『Science Advances』(8月10日付:日本時間8月11日)に掲載されます。

不純物(水色の丸)の存在下で電流駆動されたスキルミオン弦の模式図の画像

図 不純物(水色の丸)の存在下で電流駆動されたスキルミオン弦の模式図

※研究グループ

理化学研究所 創発物性科学研究センター

量子ナノ磁性研究チーム

基礎科学特別研究員 横内 智行(よこうち ともゆき)

(強相関物性研究グループ 研修生(東京大学大学院工学系研究科 博士課程3年)、研究当時)

強相関物性研究グループ

客員研究員 金澤 直也(かなざわ なおや)

(東京大学大学院工学系研究科 助教、研究当時)

グループディレクター 十倉 好紀(とくら よしのり)

(東京大学大学院工学系研究科 教授)

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