高いトポロジカル数をもつ磁気スキルミオンを発見 ― 磁場によるトポロジーの多段スイッチングが可能に ―

東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の小澤遼大学院生、北海道大学大学院理学研究院物理学部門の速水賢助教、東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の求幸年教授らは、磁性金属中において、トポロジカル数が２の新しい磁気スキルミオン結晶が現れ、磁場に応じてトポロジカル数が多段階に変化する現象を理論的に発見しました。

物質中の電子スピンが作るミクロな磁気渦の一種である磁気スキルミオンは、そのトポロジカルな性質に守られた堅牢さや、磁場・電場に対する応答の多様性などから、新しい磁気デバイスへの応用が期待されています。これまで、磁場中で安定なトポロジカル数１の磁気スキルミオンが精力的に調べられてきましたが、応用の可能性を広げる上で、新しいタイプの磁気スキルミオンの開拓が望まれていました。

本研究グループは、磁性金属に対する理論モデルの性質を大規模数値シミュレーションによって調べることで、これまで知られていなかったトポロジカル数が２の磁気スキルミオンが、磁場のない状態でも安定に存在することを見出しました。さらに、従来より高いトポロジカル数を反映して、磁場によるトポロジーの多段スイッチングが可能なことも明らかにしました。本研究の結果は、微小磁場による多値メモリ動作といった新しい応用へ向けた学理の確立につながると期待できます。

プレスリリース本文： PDFファイル

Physical Review Letters : https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.147205

北海道大学 :　　http://www.hokudai.ac.jp/news/research/　（2017/4/4付け）

　　　　　　　　http://www.hokudai.ac.jp/news/2017/04/-pdf-231.html

北海道大学大学院理学院物性物理学専攻: http://phys.sci.hokudai.ac.jp/cond-mat/　（2017/4/3付け）
日本経済新聞 : http://www.nikkei.com/article/DGXLRSP441375_T00C17A4000000/