理化学研究所（理研） 創発物性科学研究センター 電子状態マイクロスコピー研究チームの于 秀珍 チームリーダー、強相関理論研究グループの永長 直人 グループディレクター、創発物性科学研究センターの田口 康二郎 副センター長、強相関物性研究グループの十倉 好紀 グループディレクター（東京大学 卓越教授／東京大学 国際高等研究所 東京カレッジ）らの共同研究グループは、高精度電子線位相差トモグラフィー技法を開発し、ナノメートルスケールのスキルミオンひもの直接観察と、その詳細な融解過程の記録に成功しました。
本研究成果により、３次元トポロジカル磁気構造の知見を得ることができ、新たなトポロジカル磁性科学の開拓に貢献すると期待できます。
今回、共同研究グループは、３次元磁化イメージングの空間分解能（位置的に接近した２点を、離れた２点として見分ける能力。見分けられる２点間距離が小さいほど空間分解能が高い）と測定時間を改善するため、新たに３次元電子線位相差顕微法（３Ｄ－ＤＰＣ）の開発に成功し、従来の３次元磁化イメージングの空間分解能（約１０ナノメートル（１ナノメートルは１０億分の１メートル））を大幅に向上させるとともに測定時間（数時間、または数日）を１０分の１以下に短縮させ、空間分解能は５ナノメートル以下、測定時間は１０分以下を達成しました。この顕微観察技法を用いて、直径８０ナノメートル、長さ２６０ナノメートルのスキルミオンひもを直接観察し、その熱による融解過程を記録することができました。この結果から、スキルミオンひも中に現れた磁気ヘッジホッグ－アンチヘッジホッグテクスチャーの熱揺らぎが融解の初期過程で起こっていることが明らかになりました。
本研究は、科学雑誌「Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」オンライン版（２０２４年５月２１日付）に掲載されます。
本研究は、日本学術振興会（ＪＳＰＳ） 科学研究費助成事業 基盤研究（Ａ）「電子顕微鏡によるトポロジカルスピン構造とそのダイナミクスの実空間観察（研究代表者：于 秀珍、１９Ｈ００６６０）」、同 基盤研究（Ｓ）「磁性伝導体における新しい創発電磁誘導（研究代表者：十倉 好紀、２３Ｈ０５４３１）」、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ 「Ｂｅｙｏｎｄ Ｓｋｙｒｍｉｏｎを目指す新しいトポロジカル磁性科学の創出（研究代表者：于 秀珍、ＪＰＭＪＣＲ２０Ｔ１）」による助成を受けて行われました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（４２５ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “3D skyrmion strings and their melting dynamics revealed via scalar-field electron tomography”
- ＤＯＩ：10.1038/s43246-024-00512-5
＜お問い合わせ先＞
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＜研究に関すること＞
于 秀珍（ウ シュウシン）
理化学研究所 創発物性科学研究センター 電子状態マイクロスコピー研究チーム チームリーダー
永長 直人（ナガオサ ナオト）
理化学研究所 創発物性科学研究センター 強相関理論研究グループ グループディレクター
田口 康二郎（タグチ ヤスジロウ）
理化学研究所 創発物性科学研究センター 副センター長
十倉 好紀（トクラ ヨシノリ）
理化学研究所 創発物性科学研究センター 強相関物性研究グループ グループディレクター
（東京大学 卓越教授／東京大学 国際高等研究所東京カレッジ） -
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
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理化学研究所 広報室 報道担当
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