らせん磁気構造の“進む向き”の電流による可逆制御に成功 -磁気構造の新しい電流制御法を実証-

2026-07-02 東京科学大学

東京科学大学と理化学研究所の研究チームは、金属らせん磁性体Co₈.₅Zn₈.₅Mn₃において、らせん磁気構造の「進む向き(磁気変調方向)」を電流の極性によって可逆的に切り替えることに世界で初めて成功した。ローレンツ透過電子顕微鏡を用いた観察では、磁場下で正方向の電流を流すと、らせん磁気構造は元の方向から90度直交する方向へ切り替わり、電流を反転すると元の状態へ戻ることを確認した。この制御は、磁場を任意の方向に印加した場合にも成立し、電流と磁場の相対方向によって安定な磁気構造が選択されることが分かった。研究チームは、らせんの進行方向を通常のベクトルではなく、正反対の向きを同一視する「ダイレクタ」として扱う対称性解析により、この現象を理論的に説明した。本成果は、従来の磁化の上下だけでなく、磁気構造の空間的な向きも情報として利用できる可能性を示すものであり、多値磁気メモリや次世代スピントロニクス素子の実現に向けた新たな設計指針を提供する。成果はCommunications Materials誌に掲載された。

らせん磁気構造の“進む向き”の電流による可逆制御に成功 -磁気構造の新しい電流制御法を実証-
図1. らせん磁気構造の進む向き(磁気変調方向)が、電流の向きに応じて選択的に切り替わる様子を示した模式図。

<関連情報>

立方晶キラル磁性体におけるヘリ磁性qディレクターの電流極性による可逆的な再配向 Reversible reorientation of the helimagnetic q-director in a cubic chiral magnet by electric-current polarity

Soju Furuta,Yao Guang,Kosuke Karube,Yasujiro Taguchi,Wataru Koshibae,Xiuzhen Yu & Fumitaka Kagawa
Communications Materials  Published:01 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s43246-026-01211-z

Abstract

Beyond ferromagnetism, controlling magnetic order using electric current remains a fundamental challenge in condensed-matter physics. In helimagnets, the spatial-modulation vector q represents an active degree of freedom in high-symmetry crystals, yet its deterministic reorientation under current has remained elusive. Here we demonstrate reversible and polarity-selective 90 reorientation of the q vector in the cubic chiral magnet Co8.5Zn8.5Mn3. We treat the q orientation as that of a rank-2 director—the symmetry-correct description for helimagnets—rather than as a vector and develop a symmetry-based framework in which the symmetry-allowed combination of current and magnetic field produces q-direction-dependent energy modulations. This mechanism predicts polarity-selective switching, even between orientations oblique to high-symmetry axes, which we directly confirm using in situ Lorentz transmission electron microscopy. Our results establish current polarity as a fundamental control parameter for helimagnetic order.

0403電子応用
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