東大ら,磁気光学効果の新たな起源を解明

東京大学と理化学研究所は米国の研究グループと協力して,室温において自発的に磁気光学カー効果を示す反強磁性金属の開発に世界で初めて成功した(ニュースリリース)。

開発したマンガンとスズからなる金属間化合物Mn3Snは,互いを打ち消しあうように配置された複数のスピンから構成される「クラスター磁気八極子」というスピン秩序構造を持つ反強磁性体。今まで無磁場かつ磁化を持たない反強磁性状態では,光-磁気応答の1つである磁気光学カー効果は現れないと考えられていた。

今回,研究グループはこの常識を破り,磁気八極子を持つ反強磁性体において,磁場と磁化がゼロの状態においても磁気光学カー効果が現れることを見いだし,磁気八極子が作る磁気ドメインの直接観測にも成功した。

この発見により,磁気光学素子の新たな開発指針が築かれたとともに,今回確立した磁気光学カー効果を用いた非破壊・非接触な反強磁性ドメインの直接観察手法は,近年特に注目が集まっている反強磁性体を用いた熱電変換素子やスピントロニクス素子といった,反強磁性ドメインの制御が重要となる次世代の磁気デバイス研究への広範囲な応用展開が期待されるとしている。

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