プレスリリース・研究成果

質量ゼロのディラック電子の流れを制御できる新しい磁石を発見 -超高速スピントロニクス応用への新機軸-

 固体中の電子の運動が質量のない粒子として記述できるディラック電子系物質は、黒鉛の単原子層(グラフェン)を筆頭に、極めて高い移動度を持つため、次世代エレクトロニクスへの応用が期待されています。

 大阪大学大学院理学研究科 酒井英明准教授(研究開始時:東京大学大学院工学系研究科 助教)、東京大学大学院工学系研究科 石渡晋太郎准教授(JSTさきがけ研究者兼任)、同研究科 増田英俊大学院生らの研究グループは、ディラック電子を有するビスマス(原子番号83の元素)の二次元層とユーロピウム(原子番号63の元素)等からなる磁性ブロック層が積層した磁性体の合成に成功し、東北大学金属材料研究所 塚﨑敦教授ら、東京大学物性研究所 徳永将史准教授、東京大学大学院工学系研究科 山崎裕一特任講師(理化学研究所創発物性科学研究センター ユニットリーダ兼任)と共同で、ディラック電子の超高速伝導が磁気状態に依存して劇的に変化することを発見しました。

 さらにこの効果を利用して、ディラック電子を電気伝導層であるビスマス層(二次元層)内に強く閉じ込めることにより、ディラック電子層が積層したバルクの磁性体において初めて、ホール抵抗値が離散的となる半整数量子ホール効果を実現しました。本研究成果は、ディラック電子の強相関量子伝導現象という新規学術分野の開拓だけでなく、超高速で省エネルギーなエレクトロニクスへの基礎となる超高速スピントロニクス実現に向けた新機軸になると期待されます。
 

 本研究成果は、Science Advances誌(日本時間1月30日午前4時)に掲載されました。

 

詳細1: プレスリリース本文 [PDF:940KB]

詳細2: Science Advances Webサイト [DOI: 10.1126/sciadv.1501117]