| 研究課題/領域番号 |
22K18965
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分29:応用物理物性およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
金澤 直也 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (10734593)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
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| キーワード | キラリティ / トポロジー / スピントロニクス / スピン軌道相互作用 / スキルミオン / スピン軌道トルク / キラル結晶薄膜 / FeSi / リザバーコンピューティング / 非線形ホール効果 / 反対称的スピン軌道相互作用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
導線を巻き付けたコイルは19世紀の最大の発明の1つとも言える。コイルの誕生によって、電磁誘導による発電、インダクタ、非接触充電や長距離通信といった様々な機能に繋がり、抵抗素子やキャパシタ素子と共に現在のエレクトロニクスを支える基盤素子を成している。コイルの電磁機能はらせん構造のキラルな対称性に由来している。抵抗やキャパシタは構成する物質中の量子状態を設計することで現代的な新しい機能が発明されているが、コイルはまだ古典的な構造のままである。本研究はミクロなコイルであるキラルな結晶構造に注目することで、コイル機能に量子物理の概念を導入し、新スピン機能物性「キラルスピントロニクス」を創出する。
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| 研究成果の概要 |
キラル物質薄膜合成とそのスピントロニクス機能の開拓を行ってきた。特に立方晶キラル結晶構造を有するFeSiのエピタキシャル薄膜合成に成功して、表面における室温強磁性の発現、室温ゼロ磁場での電流誘起磁化スイッチング、スキルミオン形成、リザバーコンピューティングへ応用可能な高次非線形ホール効果といった新しい物性と機能を発見した。その他にも、らせん磁性体における創発インダクタンス効果の観測、不純物ドーピングに対するスキルミオンの安定性の精査などを行い、スピントロニクス応用におけるキラル物質の大きな潜在性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
キラル結晶やらせん磁性を利用して、概要に示したような様々なスピントロニクス機能を開拓することができた。一連の成果は6件の論文として出版し、さらに1件の日本語解説記事を執筆することができた。中でも、地球上にありふれた元素である鉄とシリコンの化合物であるFeSi薄膜において発見した電流誘起磁化スイッチング現象や高次非線形ホール効果は、MRAMやリザバーコンピューティングなどへの持続可能な応用可能性を示した顕著な例となっている。今後も本研究で得られた知見を発展させることによって、基礎学理の構築やさらなる応用への発展研究が期待できる。
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