京大ら，マグノンの回転方向の制御と検出に成功

京都大学，産業技術総合研究所，名古屋大学は，二つの磁石の磁極が逆方向に結合した人工反強磁性体において，波として伝わる磁気振動（マグノン）の回転方向を励起マイクロ波の周波数で制御し，その回転方向を電気的に読み取ることに成功した（ニュースリリース）。

スピントロニクスにおいてスピン角運動量の流れであるスピン流の制御は重要な要素。磁性体において磁極の集団励起であるマグノンは，スピン流の担い手になりうることが知られており，電荷の移動を伴わずにスピン角運動量を運べるため，低消費電力なスピンデバイスへの応用が期待されている。

一般的な強磁性体のマグノンは，磁場に対して右回りの回転モードしか存在しない。一方，二つの磁極が反対方向に結合した反強磁性体のマグノンは，右回りと左回りの回転モードが存在するため，マグノンに回転極性という新たな自由度を付加することが可能。

しかし，通常の反強磁性体の磁極は外場による制御が困難なことから，異なる回転極性を有するマグノンの生成・伝送・検出を一つのデバイスで実証した例はこれまでなかった。

研究では，上下を白金（Pt）で挟んだ垂直磁化の人工反強磁性体を用いることで，励起マイクロ波の周波数によって選択的にマグノンの回転方向を制御し，伝搬したマグノンの回転方向をスピン流-電流変換現象を介して電気的に検出することに成功した。

今回の実証は，マグノンの回転極性という新たな自由度を開拓したもの。これは光で例えると左円偏光・右円偏光に対応するため，反強磁性体のマグノンにも光と同様に「偏光」制御の自由度を追加することが可能であるため，これまで注目されてこなかったマグノンの潜在的なポテンシャルを引き出せるという。

また，今回の実験で用いた人工反強磁性体の薄膜は微細加工によるデバイス化が容易，磁化配置を外部磁場によって容易に制御可能，といった特徴の他に材料や膜厚によって自由な物性設計が可能という通常の反強磁性体にはない特徴を有しているという。

研究グループは，これらを生かしてマグノントランジスタやマグノンによる磁壁駆動デバイスといった，低消費電力で多機能なスピンデバイスへの応用が期待されるとしている。