プレスリリース・研究成果

磁気構造のねじれによる整流効果の機構を解明 磁気情報読み出し技術の開発への貢献に期待

2025/01/27

発表のポイント

  • 磁気モーメントがらせん状に整列するらせん磁性体とよばれる磁性体では、らせんのねじれ方向(右回り・左回り)に応じて電流の流れやすさが異なる整流効果を示すことが知られています。
  • 伝導電子が磁気構造のらせんに沿って進むとき、その進行方向によって速さが異なることが整流効果の起源であることが明らかになりました。
  • 整流効果を測定することで、らせんのねじれ方向を特定できるため、今回明らかになったメカニズムはらせん磁気情報の読み出しの効率化に利用できます。

概要  

 磁気モーメントがらせん状に整列したらせん磁性体には、右巻き・左巻きの自由度(キラリティ)が存在し、各キラリティを "0" と "1" に対応させた新しい情報担体への応用が期待されています。その情報を読み出す手段として、キラリティに応じて電流の流れやすさが異なる整流効果(非相反電気伝導現象)が有効と期待されるものの、微視的な発現機構が未解明であり、読み出し効率の高度化を妨げていました。

 東北大学金属材料研究所のメイヨー アレックス浩 特任研究員(日本学術振興会特別研究員PD)と小野瀬佳文 教授、大阪大学大学院基礎工学研究科の石渡晋太郎 教授、英国マンチェスター大学のMohammad Saeed Bahramy 講師らの共同研究グループは、らせん磁性半金属α型リン化ユウロピウム(α-EuP3)を対象に電気伝導実験と第一原理電子状態計算を行い、磁場印加により、らせんに沿った電子の速さが方向によって異なることが整流効果の起源であることを明らかにしました。本成果は、効率的なキラリティ検出を実現するための材料設計指針を示し、既存の強磁性体に代わり、らせん磁性体を用いた「キラリティ磁気メモリ」の実用化を前進させるものといえます。

 本研究成果は 2025 年 1 月 23 日(米国時間)に米国科学アカデミー紀要 (PNAS:Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America) に掲載されました。

 

詳細

 
図1. 整流効果の磁場依存性。円錐状磁気構造のときのみ整流が観測されます。