室温で反強磁性磁壁の高速電流駆動を実証～超高速かつ低消費電力での磁気シフトレジスタの実現へ道～(JST)

　理化学研究所（理研） 創発物性科学研究センター 量子ナノ磁性チームのミンシン・ウー 大学院生リサーチ・アソシエイト（研究当時）、近藤 浩太 上級研究員、大谷 義近 チームリーダー、東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻のタイシー・チェン 特任研究員（研究当時）、肥後 友也 特任准教授、中辻 知 教授、東京大学 物性研究所 ナノスケール物性研究部門の一色 弘成 助教、量子物質研究グループの冨田 崇弘 特任助教（研究当時）らの国際共同研究グループは、反強磁性体中の磁壁をナノ秒（1ナノ秒は10億分の1秒）のパルス電流によって高速駆動できることを実験的に示しました。
　本研究成果は、反強磁性体を基盤材料とした超高速かつ低消費電力で駆動可能な磁気シフトレジスタの実現につながることが期待されます。
　今回、国際共同研究グループは、反強磁性体にもかかわらず、強磁性体のように磁化状態を電気的・光学的に検出することができるカイラル反強磁性体を用いて、室温で磁壁の高速電流駆動を実証しました。磁壁は電流と磁化の相互作用によるスピン移行トルク（磁化を回転させる力）によって駆動し、強磁性体で同様のトルクで駆動した場合と比較すると、今回の反強磁性体では、約2桁高い移動度（単位電流密度当たりの移動速度）を持つことを確認しました。さらに、反強磁性体の結晶方位依存性を調べることで、磁壁の高速駆動に適した磁壁構造を明らかにしました。
　本研究は、英国科学雑誌「NAture Communications」オンライン版（2024年6月11日付）に掲載されます。

本研究は、科学技術振興機構（JST） 未来社会創造事業 大規模プロジェクト型「スピントロニクス光電インターフェースの基盤技術の創成（研究代表者：中辻 知）」（課題番号：JPMJI20A1）、同 戦略的創造研究推進事業 CREST「電子構造のトポロジーを利用した機能性磁性材料の開発とデバイス創成（研究代表者：中辻 知）」（課題番号：JPMJCR18T3）、同 戦略的創造研究推進事業 さきがけ「第一原理計算に基づくトポロジカル磁性材料探索（研究代表者：野本 拓也）」（課題番号：JPMJPR20L7）、日本学術振興会（JSPS） 科学研究費助成事業 挑戦的研究（萌芽）「反強磁性ドメインの形成と制御の理論研究（研究代表者：鈴木 通人）」、同 基盤研究（A）「マルチポロニクスの第一原理物質設計（研究代表者：有田 亮太郎）」による支援を受けて行われました。

＜プレスリリース資料＞

本文PDF（775KB）

＜論文タイトル＞

“Current-driven fast magnetic octupole domain-wall motion in noncollinear antiferromagnets”

DOI:10.1038/s41467-024-48440-9

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