東北大がスピン波を用いた磁場スイッチングに成功、またスピントロニクスが捗ってしまう

磁気モーメントの波を利用した低エネルギー磁化スイッチングに成功
−超高密度磁気記憶デバイスの書き込み技術への展開に期待−

　東北大学金属材料研究所の高梨弘毅教授および関剛斎助教のグループは、慶應義塾大学理工学部の能崎幸雄准教授および産業技術総合研究所ナノスピントロニクス研究センターの今村裕志研究チーム長との共同研究により、
2つの異なる性質をもつ磁石をナノメートルの厚さ（ナノは10億分の1）で積層化することで、磁石の中に磁気モーメントの波（スピン波）を生成し、そのスピン波を利用して従来の10分の1という小さな磁場で磁化をスイッチングさせることに成功しました。

　ハードディスクドライブ（HDD）や磁気ランダムアクセスメモリーに代表される磁気記憶デバイスは、磁石の向きで“1”と“0”の情報を記憶しています。
情報の書き込みには磁石の方向をスイッチングさせる必要があり、通常、外部から磁場を加える手法が用いられています。
しかし、磁気記憶デバイスの高記録密度化が進むにつれ、スイッチングのための磁場（スイッチング磁場）が急激に増大しており、動作電力低減の観点から深刻な問題となっていました。

　研究グループは、鉄白金（FePt）合金とパーマロイ（NiFe）合金というスイッチング磁場の異なる2つの磁石をナノメートルの領域で積層化させた薄膜を作製しました。
FePt合金はスイッチング磁場の大きな磁石（ハード磁性材料）であり、パーマロイ合金はスイッチング磁場の小さな磁石（ソフト磁性材料）です。
これら磁石の中における磁気モーメント（小さな磁石に相当）の運動を調べたところ、磁気モーメントの回転（歳差）運動が波のように伝搬するスピン波が存在していることが明らかとなりました。
さらに、パーマロイ合金内のスピン波を外部から強制的に生成した場合、スピン波がFePt合金まで伝搬し、FePt合金のスイッチング磁場が10分の1に低減することを発見しました。

http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130417/pr20130417.html

　今回の成果は、HDDの超高記録密度化と低消費電力化を同時に実現するための飛躍的な技術革新です。
さらに、最近注目を集めているスピントロニクス素子の低消費電力化への応用も可能であり、幅広い応用展開が期待されます。

　本研究の一部は、科学研究費助成金・若手研究（B）（課題番号：23760659）および文部科学省「次世代 IT 基盤構築のための研究開発」からの助成を受けて行われました。
本研究成果は、4月16日（日本時間）付けで英国科学雑誌「Nature Communications」にてオンライン公開されます。

あーね

研究の社会的背景

　高度情報化社会に不可欠な電子情報機器において、その根幹を成す記憶素子の低消費電力化を進めることは、豊かな持続性社会を実現するための最重要課題の一つです。
また、低消費電力化と同時に、電子機器の小型化・大容量化・高速化が望まれており、磁石（磁性体）を用いた高性能な磁気記憶デバイスの開発が重要視されています。
磁性体を用いる最大の利点は、情報の不揮発性にあります。
HDDや磁気ランダムアクセスメモリー（Magnetic Random Access Memory; MRAM）、あるいはスピンランダムアクセスメモリー（Spin-RAM）といったスピントロニクス素子は、磁石の向き（磁化の方向）により情報を記録するため、電力をOFFにしても情報が消えません。
そのため、情報保持に電力を必要とする半導体ベースの記憶デバイスと比較して、待機中の消費電力を大幅にカットできる利点があります。
その反面、磁気記憶デバイスは、記録ビットへ情報を書き込むために必要なエネルギーが大きいという深刻な課題があります。

　例えば現行のHDDでは、記録ビットを構成する磁石に磁場を印加し、磁化の方向をスイッチさせることにより情報を書き込みます。
図1に示すように、HDDの記録ビットを高密度化するためには、情報を記録する磁石一つ一つをナノメートルの領域まで小さくする必要があります。
しかし、ナノメートルサイズの磁石では、熱エネルギーにより磁化が揺らいでしまい記録した情報の保持が困難になるという問題が発生します。
この磁化の熱揺らぎ問題を回避するためには、熱エネルギーに打ち勝って磁化を一方向に保つためのエネルギー（磁気異方性エネルギー）を大きくすることが不可欠です。
大きな磁気異方性エネルギーをもつ磁石は、記録情報の安定性という観点では好ましいのですが、一方で、磁化をスイッチさせるための磁場（スイッチング磁場）を増大させてしまい、結果として情報書き込み時の消費電力が増大してしまいます。

　したがって、磁気記憶デバイスの大容量化・高密度化と低消費電力化を同時に実現するためには、
「大きな磁気異方性エネルギー（スイッチング磁場）をもつ磁石」を「情報書き込み時にだけ小さなエネルギー（外部磁場）により磁化スイッチングさせる」という課題を解決しなくてはなりません。

http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130417/fig1.png
図1 HDDの記録ビットの模式図。

磁石一つ一つが記録ビットとなっており、磁石の方向（磁束の漏れ方）で情報の「1」、「0」を記録している。
構成する磁石を（a）から（b）のように小さくすることで、記録密度を高めることができる。

超電磁スピン☆

なるほどなるほど

東北大やべえな

スピンスピンスピン
ヘーヤーヘブン

東北大の金属研究所はやべえよ
スピン流の斎藤研もやばい

じゃスピントロニクスとエンガワもらおうか

東大は何の成果もあげないな

これとんでもない進歩やぞ、SSDオワコン待ったなしやで

東北大の金属というと井上明久

ってことはSSDを買うのはまだ時期尚早ってことか

どういうことや？
池上彰並に分かりやすく説明してくれや

磁化を反転させる方法ですぐ思いつくのは電流の作る磁場を用いる方法だけど
電流の作る磁場には広がりがあるから集積化に向かないし、電流を流すことで電力を消費する
スピン偏極電流を用いたスピン注入磁化反転って方法もあるけど電流流すから電力を消費する
電力消費しない純スピン流はまだまだ実用化には程遠い
今回はスピンの波であるスピン波を用いてその磁化反転に成功した

スピントロニクスは寝る前にいつも貼ってる
あれ肩こりにいいんだよなぁ

10分の1になっちゃったら静電気とかでデータ飛びそうなんだけど
そこらへん大丈夫なの？(素人)

立てる時間が悪い

お、おう・・・

>>19
材料自体の保磁力は変わらないから

ソースを読んでも理解出来ないｹﾝﾓｳ民であった

あーあのFFでなんにもジョブないやつね

>>22
何がなんだか分からない

V！V！V！ビクトリィ〜

>>25
静電気に対する耐性は今と変わんないってことじゃない？（素人）

>>25
そもそも静電気じゃ磁化は反転しないから
電界で磁化反転させられたらそれこそ大ニュース
極低温で東大の十倉研かどこかが最近やってた気もするけど

よくわかんないけどHDDとかMRAMとかに役立つって事だけ覚えときゃいいんだろ？

>>29
はい

で、HDDの値段は下がるのか？いつごろ？（ド素人）

磁化ってなんだよ
そもそもそれを説明しろ

早くUFO作ってくれ

スピン波
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130417/fig4.png

>>32
釘を磁石にくっつけとくと釘まで磁石になるだろ
それ
スピンっていう極小の磁石の基（矢印で表わされることが多い）の向きが揃って全体として磁石になる
普段はバラバラの方向向いてるから互いに打ち消し合って全体としては磁石にならないのが外部磁場で揃うのが磁化
http://www.tyut.edu.cn/wuli/zi_yuan/photo/dcx/%e9%a1%ba%e7%a3%81%e8%b4%a8%e7%9a%84%e7%a3%81%e5%8c%96.jpg

東大とはいったいなんだったのか？

>>34
ｻﾝｷｭ

東大じゃないのか

レコード針が10倍細くなるようなイメージか？
あと、書き込み速度は上がんの？

マカンコウサッポウの外側のグルグルはまん中の何倍のスピードで動いてるの？

あー
だからこの前研究室が騒がしかったのか

ああ、そっちのか！！

全然わかんね
スピンってのはつまり磁石がぐるぐる回転してるってことだな

全く読む気がしないし分からないんだけど
なんで>>1といいチョコチョコ詳しそうな奴が居るんだよケンモミンこええよ
分かる奴居るならオッサンにも分かるようにプレゼン解説とかガンダムやドラゴンボールに例えてくれよ
でないと盛り上がりようがないじゃん(´・ω・`)

地軸移動が始まったらHDDが壊れるってこと？

>>42
違う違う
グルグルしてるのは（本当はしてないけど）電子
コイルに電流流すと電磁石になるみたいなもん
普通の人は電子ってのは負の電荷を持つ電気の素みたいに思うでしょ
これを利用してるのがエレクトロニクス
実は更に電子はS極とN極を持つ磁石の素でもあって
従来のエレクトロニクスに加えてスピンの自由度も利用しようとしてるのがスピントロニクス

電子は電荷の最小単位であり磁石の最小単位でもあったと
http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/k0dennsikotai/spin.gif

おい、だれか>>17を翻訳してくれ。
そろそろ分かりそうな気がする

クソマスコミと化した嫌儲

↑これコピペして拡散よろしく〜

夢のメモリSTT-MRAMはやくきてくれ

こういうスレこそふーむなるほど〜を貼れよ

なんでお前らこんなことわかるんだよ
いつもはアニメの話してるくせに

>>45
電子の動きって量子力学的にうんたらかんたらで正確には予測できないんじゃないの？

これ他にも応用効きそうだよね？

>>51
何となく言ってることは分かる
わかりやすく自転に例えられる事が多いけど
実際はスピンは古典力学に対応するもののない純粋に量子力学的な物理量なわけ

>>51
複数の物理情報の組み合わせを同時に正確に予測できないだけ
有名な所だと運動量と位置の組み合わせ

しかしHDDのメーカーはもう無い
ヘッドとか売るだけか

あーユニバーサルメルカトル図法ね

>>53
だな
電子が自転してるからスピンがあるって言うより
電子単体から磁界が発生してるから自転相当のなんらか物理量があるって発想だもんな

>>48
それってスピン注入磁化反転使うやつ？スピントルクで磁壁移動させる奴？

あ、まだ東芝があったか

>>58
スピン注入の方
東芝が頑張ってるやつ

高密度と低消費電力より、永久に壊れないHDDがほしい。速度は今のままでいいよ

原子に直接かきこめるようになったらスレ立てろや

>>61
駆動部があると壊れないのは無理だろ
MRAMはHDDやSSDを置き換えるものにはならないけど何度書き換えても劣化しないぞ

>>49
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トン大がおいていかれてるな
金だけ食いつぶして

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>>17
2行目までしか分からん

超電磁

超電磁ヨーヨー！

あー、螺旋力でしょ？

STT-RAMなのかSpin-RAMなのかSPRAMなのかはっきりしてくれ。
と言うかMRAMでいいだろ。

早く実現化しろ。

リニアモーターカーの超電導と関係あるの？