東京大学,理化学研究所,Ｊ－ＰＡＲＣセンター,高エネルギー加速器研究機構,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和６年１２月１３日

東京大学
理化学研究所
Ｊ－ＰＡＲＣセンター
高エネルギー加速器研究機構
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

室温で情報の読み書きが可能な
交代磁性体（「第三の磁性体」）を発見

～超高密度・超高速な次世代の情報媒体に～

ポイント

東京大学 大学院工学系研究科の関 真一郎 教授、高木 里奈 助教（現：同大学 物性研究所 准教授）、同大学 工学部の開田 亮佑 学部生（現：同大学 大学院理学系研究科 大学院生）、同大学 先端科学技術研究センターの有田 亮太郎 教授（現：同大学 大学院理学系研究科 教授、理化学研究所 チームリーダー）、野本 拓也 講師（現：東京都立大学 准教授）らによる研究グループは、交代磁性体（「第三の磁性体」）と呼ばれる新しいカテゴリの磁性体の物質探索を行い、室温で情報の読み書きが可能な世界初の物質の発見に成功しました。

現在利用されている磁気記憶素子では、強磁性体における↑と↓のスピン状態を利用して、情報の記憶が行われています。一方で２０２０年代に入り、↑↓と↓↑のスピン状態で情報を記憶し、かつ強磁性体と同等の手法で情報の読み書きが可能な、「交代磁性体」の概念が理論的に提案され、注目を集めています。本研究では、磁性半導体であるＦｅＳ（硫化鉄）が室温で動作可能な交代磁性体であることを実験的に明らかにするとともに、外場（電場、磁場など）のない状態で情報が不揮発に保持されること、さらに↑↓と↓↑のスピン状態の電気的な読み出しが可能であることを実証しました。

交代磁性体は、従来利用されてきた強磁性体と異なり、①ビット間干渉の原因となる漏れ磁場が存在しないため素子の集積化に有利、②応答速度が１００倍以上高速、③磁気的な外乱に対する耐性が高い、といった、応用上有利な特徴を持ちます。今回の室温で情報の読み書きが可能な交代磁性体の発見は、その超高密度・超高速な次世代の情報媒体としての活用につながることが期待されます。

本研究成果は、２０２４年１２月１３日（英国時間）に英国科学誌「Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」の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 ＣＲＥＳＴの「未踏探索空間における革新的物質の開発」研究領域（Ｎｏ．ＪＰＭＪＣＲ２３Ｏ４）、同 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）、「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）および「物質探索空間の拡大による未来材料の創製」研究領域（Ｎｏ．ＪＰＭＪＰＲ２３Ｑ３）、日本学術振興会（ＪＳＰＳ） 科学研究費助成事業 基盤研究Ｓ（Ｎｏ． ２１Ｈ０４９９０、２２Ｈ０４９６５）、同 基盤研究Ａ（Ｎｏ．１８Ｈ０３６８５、２０Ｈ００３４９、２１Ｈ０４４３７）、同 基盤研究Ｂ（Ｎｏ．２４Ｋ００５７９）、同 挑戦的研究（萌芽）（Ｎｏ．２０Ｋ２１０６７、２１Ｋ１８５９５）、同 若手研究（Ｎｏ．２１Ｋ１３８７６、２３Ｋ１３０６９）、同 新学術領域研究（研究領域提案型）（Ｎｏ．１９Ｈ０５８２５、２４Ｈ０２２３５）、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・生命科学実験施設のＢＬ１２ＨＲＣ（課題番号：２０２３Ｓ０１）とＪＲＲ－３の利用研究課題（２３５２０）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 Hall effect induced by collinear antiferromagnetic order at room temperature”
ＤＯＩ：10.1038/s41563-024-02058-w

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Discovery of room-temperature altermagnet with non-volatile memory function”

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