東京大学と理化学研究所は，次世代メモリの候補として世界的な研究が進められているスキルミオンが光の偏光面をねじる「トポロジカル磁気光学カー効果」の観測に初めて成功した（ニュースリリース）。
スキルミオンはナノメートルサイズのスピンの渦構造を持ち，一つの渦が粒子としての性質を持っている。
スキルミオン粒子は１ビットとして機能し，高密度かつ外乱などによって壊れにくいことから次世代のメモリデバイスへの応用が期待されている。しかし，スキルミオンの読み取りの手法は限定されており，その開拓が必要だった。
研究グループは，高密度に整列したスキルミオン格子を持つGd2PdSi3という物質に着目し，磁気光学カー効果の測定を行なった。磁気光学カー効果は光の偏光面をねじる現象であり，磁気光学デバイスの読み取り原理として利用されていた。
通常は光の偏光面のねじれ角の大きさは，物質の磁化の大きさに比例する。もしスキルミオンによる創発磁場が存在するなら，物質の磁化の大きさとは関係なく光の偏光面はねじれることになる。この現象は「トポロジカル磁気光学カー効果」と呼ばれ，スキルミオンを読み取るための原理となる。
実際にGd2PdSi3で，幅広い光の周波数帯域で磁気光学カー効果の測定を行なったところ，スキルミオンが出現した時に大きな偏光面のねじれが生じることが明らかになった。
磁場をかけてスキルミオンを消すとこの現象が消失したことから，スキルミオンから生じる創発磁場による効果であることを確認した。
今回，このトポロジカル磁気光学効果が近赤外領域にも出現することが明らかになったことから，今後はレーザーフォトニクスとの融合により精密なスキルミオンの読み取りが可能になると期待できる。
さらに磁気光学カー効果は，物質の磁化を検出するためのプローブとしてスピントロニクスなどの分野で広く利用されている。
今回観測したトポロジカル磁気光学効果はスキルミオンの創発磁場に由来したものであり，物質の磁化の大きさとは全く関係ない新しい磁気光学現象。
従来，磁気光学効果を大きくするためには，原子番号の大きい重い元素を用いる必要があると考えられてきたが，創発磁場を利用することにより，原子番号の小さい比較的安価な材料でも大きな磁気光学効果を実現できる可能性があるという。
研究グループは，この研究で初めて観測されたスキルミオンから生じるトポロジカル磁気光学カー効果を利用すると，スキルミオンの高速かつ非接触な検出が可能になり，将来的にはレーザーフォトニクスと融合したスキルミオンデバイスが実現できるとしている。
