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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

【本学研究者情报】

〇金属材料研究所 特任研究員(日本学術振興会特別研究員PD) メイヨー アレックス浩
金属材料研究所 教授 小野瀬佳文

【発表のポイント】

  • 磁気モーメント(注1がらせん状に整列するらせん磁性体(注2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)に応じて电流の流れやすさが异なる整流効果(注3を示すことが知られています。
  • 伝导电子が磁気构造のらせんに沿って进むとき、その进行方向によって速さが异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。
  • 整流効果を测定することで、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报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" "1" に対応させた新しい情报担体への応用が期待されています。その情报を読み出す手段として、キラリティに応じて电流の流れやすさが异なる整流効果(非相反电気伝导现象(注3)が有効と期待されるものの、微视的な発现机构が未解明であり、読み出し効率の高度化を妨げていました。

东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)を対象に电気伝导実験と第一原理电子状态计算を行い、磁场印加により、らせんに沿った电子の速さが方向によって异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现するための材料设计指针を示し、既存の强磁性体に代わり、らせん磁性体を用いた「キラリティ磁気メモリ」の実用化を前进させるものといえます。

本研究成果は 2025 年 1 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。

図1. 整流効果の磁场依存性。円锥状磁気构造のときのみ整流が観测されます。

【用语解説】

注1. 磁気モーメント
磁性の强さとその向きを表すベクトル量。原子が持つ微小な磁石(原子磁石)としての性质を表し、その配列の仕方によって物质全体の磁気特性が决まる。

注2. らせん磁性体
磁気モーメントがらせん状に回転する磁気配列を持つ物质。一つの原子层内では磁気モーメントが同じ方向に揃っているが、隣接する原子层ごとに少しずつ向きが変わり、物质全体としてらせん状の构造を形成する。

注3. 整流効果(非相反電気伝導現象)
物质中において电流が一方向に流れやすくなる现象。特定の対称性が破れることで、电流の流れが方向によって异なる状态を示す。

【论文情报】

タイトル:Band asymmetry-driven nonreciprocal electronic transport in a helimagnetic semimetal α-EuP3
著者: Alex Hiro Mayo*, Darius-Alexandru Deaconu, Hidetoshi Masuda, Yoichi Nii, Hidefumi Takahashi, Rodion Vladimirovich Belosludov, Shintaro Ishiwata, Mohammad Saeed Bahramy, Yoshinori Onose
*責任著者:东北大学金属材料研究所 特任研究員(日本学術振興会特別研究員PD) メイヨー アレックス浩
掲載誌:Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America (PNAS)
顿翱滨:

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问い合わせ先

(研究に関すること)
东北大学金属材料研究所
学振研究員 メイヨー アレックス浩
TEL: 022-215-2244
Email: alex.hiro.mayo.d1*tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

(报道に関すること)
东北大学金属材料研究所 情報企画室広報班
TEL: 022-215-2144 FAX: 022-215-2482
Email: press.imr*grp.tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

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