室温にて強相関電子材料の電流方向依存の抵抗変化を発見~キラル磁性体における非相反電荷輸送の包括的理解~

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2025-07-05 理化学研究所,早稲田大学,科学技術振興機構,住友化学株式会社

理化学研究所、早稲田大学、JST、住友化学による共同研究で、キラル磁性体Co₈Zn₉Mn₃において、室温で電流の向きによって抵抗が変わる「非相反電荷輸送現象」が発見された。この現象は、スピンの揺らぎによるスピン散乱と、円錐状のスピン配列によるエネルギー非対称性という2つの機構によって説明され、単一材料内で複数の非線形応答が生じ得ることを示した。スピントロニクス応用への可能性とともに、エネルギー効率の高い次世代電子デバイスへの応用が期待される。

室温にて強相関電子材料の電流方向依存の抵抗変化を発見~キラル磁性体における非相反電荷輸送の包括的理解~
Co8Zn9Mn3における非相反電荷輸送現象に寄与する2成分の温度依存性

<関連情報>

室温キラルマグネットにおける非相反輸送 Nonreciprocal transport in a room-temperature chiral magnet

Daisuke Nakamura, Mu-Kun Lee, Kosuke Karube, Masahito Mochizuki, […] , and Yasujiro Taguchi
Science Advances  Published:4 Jul 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adw8023

Abstract

Chiral magnets under broken time-reversal symmetry can give rise to rectification of moving electrons, called nonreciprocal transport. Several mechanisms, such as the spin fluctuation–induced chiral scattering and asymmetry in the electronic band dispersion with and without the relativistic spin-orbit interaction, have been proposed, but clear identification and theoretical description of these different contributions are desired for full understanding of nonreciprocal transport phenomena. Here, we investigate a chiral magnet Co8Zn9Mn3 and find the nonreciprocal transport phenomena consisting of different contributions with distinct field and temperature dependence across the magnetic phase diagram over a wide temperature range including above room temperature. We successfully separate the nonreciprocal resistivity into different components and identify their mechanisms as spin fluctuation–induced chiral scattering and band asymmetry in a single material with the help of theoretical calculations.

0403電子応用99未分類
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