原子層材料のねじれ操作で省エネルギー計算技術への新手法を発見(Twisting atom thin materials reveals new way to save computing energy)

2026-05-07 スウェーデン王立工科大学(KTH)

スウェーデンのKTH Royal Institute of Technologyの研究チームは、原子1層レベルの二次元材料を特定角度でねじることで、電子電流を使わずに情報を伝達できる新たな手法を示した。研究では、極薄材料同士を回転させて形成される特殊な電子状態や励起現象を利用し、従来より低消費電力で情報処理を行う可能性を確認した。これは、発熱やエネルギー消費が大きな課題となっているAI計算や次世代コンピュータ技術に対し、有効な省エネルギー技術となる可能性がある。特に、原子層材料のねじれによって生じる量子特性や波動的情報伝達は、高速かつ高効率な電子・量子デバイス開発につながると期待される。研究成果は、低消費電力コンピューティングや次世代情報通信技術、量子デバイス分野への応用可能性を示すものとなった。

<関連情報>

ねじれたファンデルワールス反強磁性体における異方性マグノン Altermagnetic Magnons in Twisted van der Waals Antiferromagnets

Qirui Cui,Xiaocheng Bai,Yuqing Ge,Alexander Edström,Cong Li,Yasmine Sassa,Cheng Song,Kaiyou Wang,and Anna Delin
Nano Letters  Published :April 7, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6c00198

Abstract

原子層材料のねじれ操作で省エネルギー計算技術への新手法を発見(Twisting atom thin materials reveals new way to save computing energy)

Magnonics promises low-dissipation information processing, yet spin-polarized magnon transport requires magnetic fields or spin–orbit couplings. Altermagnets exhibit spin-polarized electronic states and zero net magnetization. However, achieving large magnon spin splitting and robust magnonic spin currents remains challenging. Here we show that twisted van der Waals antiferromagnets provide a symmetry-tunable platform for the altermagnetic magnons. Alternating intralayer exchange arises in twisted bilayers lacking inversion and horizontal mirror symmetries, rendering nonrelativistic magnon spin splitting. Breaking out-of-plane rotational symmetries of a constituent monolayer significantly enhances low-energy splittings. We illustrate general conclusions in twisted CrPS4 (d-wave) and CrI3 (i-wave) bilayers. Moreover, pronounced field-free spin currents, characterized by robust spin Seebeck and spin Nernst effects, emerge in CrPS4. Remarkably, the spin transport is efficiently tuned by twist angle and exceeds that of conventional altermagnets by orders of magnitude. Our work provides novel insights into controlling magnons, deepening our fundamental understanding of altermagnetic spintronics.

1601コンピュータ工学
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