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スキルミオンが電流(伝導電子の流れ)によって駆動されている様子の概念図 © Yoshinori Tokura and Naoya Kanazawa
矢印は磁気モーメント(スピンと反対向き)を表す。磁気モーメントが涡状に配列したスキルミオンと伝导电子(図中の黄色の粒子)の磁気モーメントが相互作用することで、伝导电子の动きによってスキルミオンが駆动される。

磁石の源である电子スピンの向きをデジタル情报として利用する磁気メモリ素子は、高速?不挥発性などの特徴をもつデバイスとして注目されており、その磁気情报を磁场を用いずに电気的に操作する试みが近年盛んに行われています。强磁性体中に电流を流すと、磁化が上向きの磁区(スピンの向きが一様にそろった领域)と下向きの磁区の境界である磁壁（そこでは电子スピンの向きが徐々に変化している）を移动させることができるため、磁化反転が可能になり、情报を书き込むことができます。しかし、磁壁を移动させるには、最低でも1平方センチメートルあたり约10万アンペアという大电流密度が必要でした。これでは、大量のエネルギー损失が生じるため、より低い电流密度で磁気情报担体を操作する方法が望まれていました。

最先端研究开発支援プログラム(强相関量子科学)の事业の一环として、东京大学大学院工学系研究科の十仓好纪教授と理化学研究所基干研究所の于秀珍特别研究员らの研究グループは、らせん磁性体贵别骋别を用いたマイクロ素子中に、电子スピンが涡巻状に并ぶスキルミオン结晶を生成し、强磁性体中の磁壁を駆动するのに必要な电流の10万分の1以下という微小电流密度で、スキルミオン结晶を駆动することに成功しました。このような微小な电流密度でスキルミオンを駆动できることは、スキルミオンを情报担体として用いた低消费电力の磁気メモリ素子の开発に向けての第一歩であり、现在、次世代の电子技术として研究の盛んなスピントロニクス分野においてさまざまな応用が期待できます。

论文情报

X. Z. Yu, N. Kanazawa, W. Z. Zhang, T. Nagai, T. Hara, K. Kimoto, Y. Matsui, Y. Onose, Y. Tokura,
“Skyrmion flow near room temperature in an ultralow current density”
Nature Communications 3 (2012): 988, doi:10.1038/ncomms1990

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