東京大学大学院工学系研究科の藤岡 淳 助教、十倉 好紀 教授らの研究グループは、本来磁性を持たない物質として知られる強相関電子系LaCoO3を薄膜化して歪をかけることで生じる自発磁化が、電子の持つスピン・軌道の整列現象に起因することを明らかにした。

電子同士が強く相互作用し合う強相関電子系と呼ばれる物質群においては、ナノメートルスケールの電子の自己組織化が広く観測されている。電子の集団的量子現象の身近な例として磁石で見られる磁化の発現が挙げられ、ミクロに見るとこれは電子の内部自由度であるスピンの整列現象（秩序化）として理解されている。物質の温度、電子のバンドの充填度やバンド幅を変えることでこの整列現象が生じることはよく知られていた。

今回、藤岡 淳 助教らの研究グループは上記の方法とは異なり、もともと磁性を持たない物質でも歪みをかけることで電子の持つ内部自由度であるスピン・軌道自由度の整列現象が生じて磁化が生じ得ることを明らかにした。具体的には、物質を構成しているイオンのスピン状態が僅かな結晶歪みによって変化してスピンの整列現象が引き起こされていることを突き止めた。

イオンの持つスピン状態を操ることで電子の内部自由度の整列現象を制御するという手法はこれまであまり認識されておらず、新規な量子現象の開拓やスピントロニクス機能性の開拓に大きく寄与することが期待される。

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