公立大学法人大阪府立大学

らせん結晶構造を持つ磁石のひねりの数を制御・検出に成功

更新日:2015年12月17日

らせん結晶構造を持つ磁石のひねりの数を制御・検出に成功
―電子デバイスのメモリー密度の飛躍的な向上が期待―

研究成果のポイント

  1. 現在使われている電子デバイスでは、「2進法」に基づいた情報処理を行っている。
  2. らせん状の結晶構造を持つ磁石でひねりの数を自在に変化させることで、1つの磁石に多数の情報を埋め込むことに成功した。
  3. 巨大な情報処理能力を持つ磁気メモリーや磁気センサーなどへの応用が期待される。

研究概要

JST戦略的創造研究推進事業において、大阪府立大学 工学研究科の戸川 欣彦 准教授らは、キラル(対掌性)な磁石単結晶[解説1]において、数十から数百もの多段階のらせんのひねり構造が現れ、それらを電気的に検出できることを発見しました。

従来の磁気メモリーや磁気センサーなどの磁石を用いた電子デバイス[解説2]では、磁石の向きを利用して“0”と“1”の「2進法」に基づき電気的に情報処理を行っています。本研究では、キラルな結晶構造をもつ新しい磁石で、磁場の強さを変更すると、らせん構造のひねりの数を段階的に1つずつ変えることができ、一つの磁石に多数の磁気情報を埋め込むことに成功しました。さらに、らせん構造がほぐれる様子を、電気信号の変化として検出することに成功し、これまでにない多進数情報を制御できる磁石を実現しました。このような「多進法」による情報処理が可能となれば、磁気メモリーや磁気センサーなどの電子デバイスの情報処理量やメモリー密度が大幅に向上する可能性があります。

本研究成果は、2015年12月17日(米国東部時間)にアメリカ物理学会誌「Physical Review B (Rapid Communications)」のオンライン速報版で公開されました。

論文タイトル:Magnetic Soliton Confinement and Discretization Effects Arising from Macroscopic Coherence in a Chiral Spin Soliton Lattice(キラルスピン磁気ソリトン格子の巨視的コヒーレンスにより発現する磁気ソリトン閉じ込めおよび離散化効果)

参考図:キラルな磁石CrNb3S6の結晶構造とキラル磁気ソリトン格子

用語解説

解説1 キラルな磁石単結晶

“キラリティ(対掌性)”を持つ磁性単結晶のこと。キラル結晶軸が単数の六方晶CrNb3S6やCsCuCl3、三方晶YbNi3Al9、また、複数本のキラル結晶軸をもつ立方晶MiSiやFe1-xCoxSiなどが知られている。

解説2 磁石を用いた電子デバイス

磁気テープやハードディスクドライブ(HDD)などの磁気メモリー、磁気ヘッドなどの磁気センサー、フィルターなどの磁気電子デバイスなどが知られている。最近では、電子が有する2つの特性(電荷とスピン)の両方を活用するスピンエレクトロニクス研究が注目を集めている。不揮発性などの優れた特性を持つ磁気電子デバイスへの期待は大きく、論理回路用の高速大容量メモリーや論理回路の研究開発が進められている。

お問い合わせ

公立大学法人大阪府立大学 大学院工学研究科 電子物理工学分野

戸川 欣彦 准教授

Tel 072-254-8216 Eメール y-togawa[at]pe.osakafu-u.ac.jp[at]の部分を@と変えてください。