阪大,磁気ゆらぎを利用し巨大磁気抵抗効果を観測

大阪大学の研究グループは,フラストレート磁性体と呼ばれる磁気ゆらぎの強い結晶を用いて,単一結晶のみで巨大磁気抵抗効果の観測に初めて成功した(ニュースリリース)。

巨大磁気抵抗効果とは,磁気をもつ鉄やコバルトのような磁性薄膜と,磁気を持たない銅のような非磁性薄膜を何層も重ねた系で実現する現象で,身近なところではハードディスクドライブの読み取りヘッドにも応用され,2007年のノーベル物理学の受賞対象にもなっている。通常巨大磁気抵抗効果には,2種類以上の物質が用いられ,さらに高度な成膜技術が必要だった。

そこで研究グループは,フラストレート磁性体と呼ばれる磁気ゆらぎが強い磁性体に着目し,単一結晶のみでの巨大磁気抵抗効果の観測を目指した。一般にフラストレート磁性体には,電気を流す物質は多くない。しかし,近年の物質開発技術の向上とともに,電気を流すフラストレート磁性体が発見されてきており,フラストレート磁性体を電気的に研究する機運が高まっている。

先行研究では,フラストレート磁性体の純良結晶が得られていないことが巨大な磁気抵抗効果を測定する上で問題だったが,研究グループはその物質をμmサイズに微細化することで,純良な結晶を抽出することができた。この純良な結晶で磁気抵抗を測定した結果,これまでより弱い磁場で,しかも単一結晶のみで,従来の磁性体と比べて10倍以上大きな磁気抵抗を観測することに成功した。

さらに,理論モデルと比較することで,研究で得られた磁気抵抗が磁気ゆらぎに起因するものであることを明らかにした。単一結晶かつ低磁場で巨大磁気抵抗効果を示す物質はこれまで報告はなかった。これは,単一結晶のみを利用した磁気メモリデバイスへの応用につながる大きな一歩だとしている。

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