京都大学化学研究所教授の小野輝男氏、大阪大学教授の小林研介氏、東京大学准教授の千葉大地氏、助教のKim Kab-Jin氏、助教の小山知弘氏、東京大学大学院生の上田浩平氏、平松亮氏、吉村瑶子氏は、電気通信大学教授の仲谷栄伸氏、東北大学教授の大野英男氏、東北大助教の山ノ内路彦、深見俊輔氏、大阪大学准教授の河野浩氏、理化学研究所チームリーダーの多々良源氏との共同研究で、強磁性ナノ細線における磁壁移動の閾値を決める障壁が、電流と磁場で全く異なることを見いだし、その定量評価に成功した。

強磁性体の磁区と磁区の境界である磁壁はナノスケールの磁化のねじれ構造で、これを電流で移動させることが可能であることが示されている。これらを利用した新規メモリは、半導体メモリを凌駕する大容量性・高速性・低い消費電力を兼ね備えた廉価な不揮発性磁気メモリとして期待されているが、情報保持の安定性と低消費電力化を両立するのは困難と考えられてきた。

研究グループは、磁壁を電流や磁場で動かす時に動き出す閾値を、閾電流、閾磁場と定義し、閾電流からも磁壁に対するエネルギー障壁の大きさを評価できることを示し、その大きさを定量的に見積もった。

その結果、得られた磁壁に対するエネルギー障壁の大きさは磁場の場合と電流の場合で大きく異なっていた。具体的には、磁場に対しては室温のエネルギーの400倍程度、電流に対しては60倍程度。これらの結果は、磁壁を磁場で駆動する場合と電流で駆動する場合の2種類のエネルギー障壁があることを示すもの。

また、理論的考察から、磁場に対するエネルギー障壁が情報安定性を決め、電流に対するエネルギー障壁が磁壁の移動しやすさ（消費電力）を決めるということが分かった。これらのエネルギー障壁は試料形状や材料特性で独立に制御することが可能であると考えられ、独立した2種類の障壁を利用することで情報保持の安定性と低消費電力化の両立が可能であると期待される。

さらに、室温エネルギーの60倍の障壁によって10年の記録保持が可能であることが分かっており、実験で得られた室温エネルギーの400倍の障壁は応用上も十分な大きさであることも明らかとなった。これらは磁気記録デバイスの低消費電力化への寄与が期待できる成果であり、応用上の観点からも特筆すべき成果。

詳しくはこちら。