image: A figure of merit, defined as the ratio of critical field HC to critical current density JC to manipulate magnetic structure, as a function of magnetic layer thickness for non-collinear antiferromagnet (NC-AFM) as seen in this study. Also shown here is a previously studied collinear ferromagnet (C-Ferro) and ferrimagnet (C-Ferri). view more
Credit: S.Fukami
電子の持つ電気的性質と磁気的性質（スピン）を同時に利用するスピントロニクスにより、磁石を電気的に操ることができます。これは四半世紀にわたるこの分野の中心的な課題であり、様々な現象が発見され、応用展開が拓かれてきました。
東北大学材料科学高等研究所の竹内祐太朗特任助教、学際科学フロンティア研究所の山根結太助教、電気通信研究所の深見俊輔教授、大野英男教授（現東北大学総長）、日本原子力研究開発機構の家田淳一研究主幹らは、強い磁気を内部に秘する「沈黙の磁石」反強磁性体に電子スピンを作用させたときに生じる現象を調べ、内部のカイラルスピン構造（注１）が無磁場中で恒常的に回転する新現象を発見しました。また、この回転の周波数はGHz程度であり、モーターと同様に入力する電流の大きさに応じて変化することを明らかにしました。これは磁石の電気的制御の四半世紀の研究史で見出されたいずれの現象とも一線を画すものであり、またそれらと比べて極めて小さな電流で誘起できることから、従来技術では実現できない発振器や乱数生成器などの新機能・高効率スピントロニクス素子の実現へと繋がるものと期待されます。
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本研究成果は2021年5月13日付（英国時間）で英国の科学誌「Nature Materials」でオンライン公開されました。
Journal
Nature Materials