東京大学,理化学研究所,東北大学,富山県立大学,大阪大学,総合科学研究機構,日本原子力研究開発機構,Ｊ－ＰＡＲＣセンター,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和５年４月２１日

東京大学
理化学研究所
東北大学
富山県立大学
大阪大学
総合科学研究機構
日本原子力研究開発機構
Ｊ－ＰＡＲＣセンター
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

反強磁性体におけるトポロジカルホール効果の実証に成功

～磁気情報の新しい読み出し手法としての活用に期待～

ポイント

東京大学 大学院工学系研究科の高木 寛貴 大学院生（研究当時）、高木 里奈 助教（研究当時）、関 真一郎 准教授らの研究グループは、同 物性研究所の中島 多朗 准教授、同 先端科学技術研究センターの有田 亮太郎 教授らとの共同研究を通じて、スピンの立体的な配列に起因して電子の進行方向が曲げられる現象「トポロジカルホール効果」を、磁化を持たない反強磁性体において実証することに成功しました。ホール効果は、地磁気の検出や、強磁性体における磁気情報の読み出しなどに広く活用されている現象で、通常は磁場や磁化に比例して生じることが知られています。一方、本研究で注目した反強磁性体においては、四面体状のスピン配列の中を運動する電子が「曲がった空間」に由来した仮想磁場を感じることで、強磁性体に匹敵する巨大なホール効果が発現することが明らかになりました。上記の現象は、磁化を持たない反強磁性体における磁気情報の新たな読み出し原理として利用できることが期待され、反強磁性体をベースにした高速・高密度な新しい磁気情報素子の開発につながることが期待されます。

本研究成果は、２０２３年４月２０日（英国夏時間）に英国科学誌「Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ」オンライン版に掲載されます。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 個人型研究（さきがけ）の「トポロジカル材料科学と革新的機能創出」研究領域（Ｎｏ．ＪＰＭＪＰＲ１８Ｌ５、ＪＰＭＪＰＲ２０Ｌ７）および「情報担体とその集積のための材料・デバイス・システム」研究領域（Ｎｏ．ＪＰＭＪＰＲ２０Ｂ４）、同戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴの「量子状態の高度な制御に基づく革新的量子技術基盤の創出」研究領域（Ｎｏ．ＪＰＭＪＣＲ１８７４）、日本学術振興会（ＪＳＰＳ） 科学研究費補助金 基盤研究Ｓ（Ｎｏ．ＪＰ２１Ｈ０４９９０、ＪＰ２２Ｈ０４９６５）、同 基盤研究Ａ（Ｎｏ．ＪＰ１８Ｈ０３６８５、ＪＰ２０Ｈ００３４９、ＪＰ２１Ｈ０４４３７、ＪＰ２１Ｈ０４４４０）、同 基盤研究Ｂ（Ｎｏ．ＪＰ１９Ｈ０１８５６、ＪＰ２１Ｈ０１７８９）、同 基盤研究Ｃ（Ｎｏ．ＪＰ２０Ｋ０５２９９）、同 挑戦的研究（萌芽）（Ｎｏ．ＪＰ２０Ｋ２１０６、ＪＰ２１Ｋ１８５９５）、同 若手研究（Ｎｏ．ＪＰ２１Ｋ１３８７３、ＪＰ２１Ｋ１３８７６）、同 新学術領域研究（研究領域提案型）（Ｎｏ．ＪＰ１９Ｈ０５８２５、ＪＰ２０Ｈ０５２６２）、旭硝子財団、村田学術振興財団、東京大学 克研究奨励賞、ＵＴＥＣ－ＵＴｏｋｙｏ ＦＳＩ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｇｒａｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍの助成を受けて行われました。中性子散乱実験は、Ｊ－ＰＡＲＣ 物質・生命科学実験施設とＪＲＲ－３の利用研究課題（２０１７Ｌ０７０１、２０２０Ｂ０１１９、２１４０１、２１５１１、２２５２９）として行われました。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Spontaneous topological Hall effect induced by non-coplanar antiferromagnetic order in intercalated van der Waals materials”
ＤＯＩ：10.1038/s41567-023-02017-3

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Spontaneous topological Hall effect induced by non-coplanar antiferromagnetic order in intercalated van der Waals materials”

前に戻る