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© Mari Ishida, Kiyou Shibata, and Yoshinori Tokura, スキルミオンの大きさとスピンの作る渦の向きはスピン軌道相互作用の強さと符号によって調整することができる。組成勾配を持つ2つの結晶ドメイン中で変形したスキルミオンのイメージ図。

现在、磁石の源である电子スピンの向きを情报记録に用いる磁気メモリ素子の研究分野では、磁気构造体を电気的に动かして情报を高速に読み书きする动作原理の研究が盛んに行われています。近年発见された涡状のスピン构造であるスキルミオンは、他の磁気构造体と比べ10万分の1程度の微小电流で动かせるため、高速で省电力な磁気メモリ素子への応用が期待できます。しかし、スキルミオンを集积化して素子に利用するには、そのサイズや涡の向きを自在に制御する手法が必要です。

今回、最先端研究開発支援プログラム(強相関量子科学)の事業の一環として、東京大学大学院工学系研究科の十倉好紀教授（理化学研究所創発物性科学研究センター センター長）と柴田基洋大学院生らの共同研究グループは、様々な組成のMn1-xFexGe（マンガン（Mn）、鉄（Fe）、ゲルマニウム（Ge））において電子顕微鏡を用いた観察?分析を行い、マンガンと鉄の組成に応じてスキルミオンのサイズが連続的に変化すること、ある組成（x ～ 0.8）を境にスキルミオンの渦の向きが反転することを明らかにしました。これらの結果は、組成変化に伴って変わるスピン軌道相互作用の強さを通じて、スキルミオンのサイズと渦の向きが制御できることを示しています。

本成果は、スキルミオンを利用する省电力磁気メモリ素子の実现に有用な设计指针を提供するものと期待されます。

论文情报

Kiyou Shibata, Xiuzhen Yu, Toru Hara, Daisuke Morikawa, Naoya Kanazawa, Koji Kimoto, Shintaro Ishiwata, Yoshio Matsui, and Yoshinori Tokura,
“Towards control of the size and helicity of skyrmions in helimagnetic alloys by spin-orbit coupling”,
Nature Nanotechnology Advanced Online Publication: 2013/9/9 AM 2:00(Japan time), doi: 10.1038/NNANO.2013.174.

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