磁性材料のホール応答、電流で符号を制御
· BehindLines 編集部
Tohoku UniversityとJapan Atomic Energy Agency（JAEA）の研究者が、磁性材料の量子応答を電気的に制御した。11月5日の発表は、米国の日付で11月4日に『Newton』へ掲載された研究を紹介している。実証に用いたのは、マンガンとスズの化合物Mn₃Snの結晶薄膜だ。
実験では電流と横方向の電圧を測る。室温で、調べた非線形成分は電流の三乗に応じて変化した。研究者が三次の非線形ホール効果と呼ぶ関係で、二つの量の単純な比例増加を調べたものではない。
応答の符号を反転
材料はカイラルな反強磁性秩序を持つ。測定と計算は、電気応答をスピンの配列や電子状態の量子幾何と結び付ける。量子幾何とは、電子の量子状態の幾何学的性質を記述するものだ。
チームは隣接する重金属層も使い、系に働きかけた。この層の電流が生むスピン軌道トルクが磁気秩序に作用し、逆極性のパルスによってホール応答の符号を反転できる。
これは観測された応答を制御する方法を示す。測定する効果の符号が変わるのであり、単に電流をつけたり切ったりするスイッチと呼ぶだけでは、実験の内容を捉えられない。
想定される電子機能
チームは、周波数変換、整流、増幅など、非線形な信号処理への利用を挙げる。これらは将来の可能性で、発表は工業用部品や、速度・消費エネルギーの数値上の優位を実証していない。
JAEAは、必要な電流の削減と応答効率の向上を今後の目標としている。二つの機関の説明は同じ研究を扱う。内容は照合できるが、実験が独立して二度再現されたという意味ではない。