熊本大ら，共線型の反強磁性体におけるXMCDを予測

熊本大学，大阪公立大学，物質・材料研究機構（NIMS）は，ルチル化合物RuO₂の反強磁性状態を詳細に調べ，共線方向の反強磁性状態においてXMCDが観測できることを理論的に予言した（ニュースリリース）。

対称性の破れは物理学における重要な研究対象。空間反転対称性がなくなることで電気分極が起こり，時間反転対称性が破れることで磁性が誘起する。

物性物理学においては物質固有の対称性が重要となる。電気分極には空間反転対称性の破れが必要となり，物質の結晶構造において空間反転性がない場合は電気分極が起こる。一方，空間反転性がある結晶構造においては強磁性状態となることによって空間反転対称性が破れて電気分極が起こる場合がある。

前者は電場によって電気分極を制御するのに対して，後者は磁化状態を磁場で操作することで電気分極を制御する 。結晶構造と磁性状態が織りなす対称性は交差相関応答の源となり，非従来型超伝導や異常ホール効果などの物性現象においても物質固有の特異な対称性が重要となる。

研究グループは， [100]方向に反強磁性秩序が発現したルチル構造物質RuO₂を対象として，電子状態解析とX線円磁気二色性応答（XMCD）のシミュレーションを行なった。XMCDは物質内の電子のスピンと軌道運動を同定する強力な手法であり，多くの強磁性体やフェリ磁性体の電子状態が解明されてきた。

一般的に反強磁性状態ではXMCDはないと考えられてきたが，近年研究グループは非共線型（スピンが互いに平行でない）カゴメ格子反強磁性体においてXMCDが出ることを実験・理論両方から明らかにしてきた。今回研究対象としたRuO₂では共線方向に反強磁性の秩序化が起こっており，共線型の反強磁性体におけるXMCDを初めて理論予測した。

反強磁性体のXMCDでは電子の異方的磁気双極子の挙動が重要となり，異方的磁気双極子が残留する方向にX線を入射するとXMCDが現れる。電子状態解析からルチル構造の[100]方向に反強磁性が誘起した場合では，[010]方向に異方的磁気双極子が残留することを明らかにした。

RuO₂のXMCDのシミュレーション結果では，[100]方向からX線を入射した場合はXMCDがないのに対して，[010]方向からX線を入射した場合はXMCDが現れる。つまり，RuO₂のXMCDは異方的磁気双極子に由来しており，反強磁性体中に誘起した異方的磁気双極子の強磁性成分が存在することの証拠だという。

研究グループは，特異な空間・時間対称性を持つ物質の研究・開発を促進し，イノベーションに繋がる物質・材料の創出に貢献する成果だとしている。