【工学】ナノスケールのスピン渦を利用したマイクロ波整流効果を発見/東大など

東京大学は、物質中に生じるスピンの渦であるスキルミオンが、マイクロ波の吸収量がその伝搬させる
向きに依存して変化するという機能性を有することを発見したと発表した。

同成果は、同大大学院 工学系研究科の岡村嘉大大学院生、賀川史敬講師、同大 理化学研究所
創発物性科学研究センターの十倉好紀センター長らによるもの。科学技術振興機構(JST)
戦略的創造研究推進事業個人型研究(さきがけ)の関真一郎博士、東京大学の川�ｱ雅司教授らと
共同で行われた。詳細は英国科学誌「Nature Communications」に掲載された。

最近、スピントロニクスの研究は、省電力メモリ素子の構築などを目的として、電子のスピンの
自由度を活用した現象についてなど、盛んに行われている。中でも、スピンが織りなす複雑な
磁気構造は、豊かな物性を示すことが知られており、スキルミオンと呼ばれる電子スピンが作る
ナノスケールの渦が注目されている。スキルミオンは構成するスピンがあらゆる方向を向き、
粒子的な形状をしているため、次世代の演算、記憶素子における情報担体として利用できる
可能性が指摘されており、現在、スキルミオンの制御手法の確立やスキルミオンを基盤とした
デバイスの構築へ向けて、新奇な応答や機能性の探索が盛んに行われている。

今回の研究では、マイクロ波(GHz)領域におけるスキルミオンの電磁波応答に着目した。
これまでの研究から、スキルミオンに特定の周波数のマイクロ波を照射することで、スキルミオンが
磁気共鳴(反時計回りの回転運動)を起こすことが知られている。磁気共鳴は、GHzと周波数が
高いために高速のダイナミクスが期待され、実際に強磁性体においては磁気共鳴を用いることで
磁化の制御にも活用されている。また、GHzの電磁波は、電子レンジに用いられていることは
よく知られているが、この他にも無線通信や無線送電などにも応用されており、汎用性の高い
電磁波である。これに対し、スキルミオンという特殊な磁気構造がマイクロ波領域でどのような
機能性を有するのかは明らかになっていなかった。

マイナビニュース　2013/09/04
http://news.mynavi.jp/news/2013/09/04/050/

東京大学　プレスリリース
http://www.t.u-tokyo.ac.jp/pdf/2013/20130830_okamura.pdf

Nature Communication
Microwave magnetoelectric effect via skyrmion resonance modes in a helimagnetic multiferroic
http://www.nature.com/ncomms/2013/130830/ncomms3391/full/ncomms3391.html

依頼がありました
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1376913483/126

>>2に続く

>>1の続き

研究グループは、スキルミオンの新たな電磁波応答を探索する上で、ある磁場温度域になるとスキルミオンが
発現する物質Cu2OSeO3に着目。同物質はマイクロ波を照射すると、その振動磁場成分と相互作用し、スキル
ミオンが回転運動する磁気共鳴を起こすことがこれまでの研究から報告されているほか、マルチフェロイクス
としての性質を有するので、振動磁場だけでなく振動電場によっても磁気共鳴を起こせる可能性があるという。

さらに、振動磁場、振動電場のそれぞれと相互作用し同時に磁気共鳴を起こすことができれば、両者の干渉効果
によってマイクロ波の伝搬方向に依存した共鳴の強さや、それに伴うマイクロ波の吸収量の変化という
電気磁気光学効果の発現が期待されるとのことで、同物質がスキルミオンのGHz帯の機能性を探索するのに
最適な素材であるとの判断から、スキルミオン相におけるマイクロ波応答の調査が行われたという。

具体的には、磁場を加えていくと中間磁場でスキルミオンが発現する温度(57K、-216℃)において、10MHz〜4GHzの
マイクロ波の吸収スペクトルを測定。スキルミオン相に対応する300 Oe(磁場の強さを表す単位)の磁場を加えた時の
吸収スペクトルが図2(a)であり、ピークが観測され、磁気共鳴が起こっていることが分かった。

これまでの研究から、低周波側のピークがスキルミオンの磁気共鳴(反時計回り回転モード)に対応していることが
報告されていたが、図2(b)のように、電磁波の伝搬方向を変えて測定した吸収スペクトルの差スペクトルを示したものが
図2(c)であり、+300 Oeのデータにおいて、吸収の差スペクトルは有限値を示し、マイクロ波の吸収量がマイクロ波の
照射方向に依存していることが判明したほか、磁場の符号を反転させると(-300 Oe)、吸収の差スペクトルも符号が
反転しており、この現象がスキルミオンの持つ磁化方向とマイクロ波の伝搬方向の相対関係で決まっていることが分かった。

これらの実験結果について研究グループでは、マイクロ波の伝搬方向に依存してその吸収率が変化するという、
マイクロ波領域における新規能性を実証したものと説明している。


今回の成果と同様の機能性を持つマイクロ波素子としてファラデー効果を利用したマイクロ波アイソレータなどが
知られているが、電気磁気光学効果を利用したマイクロ波整流の実証は今回が初めてであり、この新たな原理を
用いることで従来のものとは異なるマイクロ波整流デバイスの実現できる可能性が示唆されたと研究グループは
コメント。また、今回の結果は、絶縁体中スキルミオンの電場応答性を実証したという側面も持つことから、
ジュール発熱によるエネルギー損失を伴わない超低消費電力な磁気記憶・演算素子の開発や、電界で透磁率を
制御可能なインダクタといったデバイスにも寄与することが期待されるともコメントしている。

これはノーベル賞級の発見だわ。

　

　　＿ﾉ乙(､ﾝ､)＿三分の一くらい読んだ！

よくわからんがビームサーベルが出来そうだ

量子コンピュータがこれで捗るぞ。

最近東大が凄い論文ラッシュやな。

>>7
捏造がいくらか混じってるかもな

まったくわからんがスマホの電池を長持ちさせてくれ

これは電子の集団がひとつの粒子のような振る舞いをするとかそういう意味ではないよな?

京大の功績の方が分かりやすいんだが、
きっとこれはこれですごい事なんだろうな。

さっぱりわからない

実におもしろい

電子をビー玉ぐらいの大きさにして
こういう現象を体感できる施設があれば楽しそう

また十倉か！
まああそこは人が多いから十倉さん自身はこの研究にはそのものにはほとんど関わってないだろうけど
ちなみにわたくし物性分野の院卒ですけど何書いてるのかほとんどわかりませぬ…

マイクロ波の整流か・・・
今でも同じことが数円のダイオード一個でできるから
これ自体はまったく役に立たない(おまけに冷却する必要はない)

たしかにこっちの分野はもう５０年以上、
アイソレータぐらいしか実用化されたものが無いような・・・

テレテテテーン（バブルメモリ）

なんで東大って自分が最初じゃないのに、最初にやったように宣伝するんだろ。
いつも初出かと思いきや、よく見ると先行研究がある。
要するに声の大きい２番煎じなんだよ。
そんな奴らが大金をせしめている現状、日本の科学技術はやばいよ。

スピン禍（すぴんか）じゃないからな。
お前ら、漢字書いてるか。

>>17
そんなん大体どこだってそう
100%新規な研究なんて滅多にない
大抵は、他人の仕事を下敷きに少し進めただけの研究

東大が目立つのは、
一般向けの広報がしっかりしてるのと、
マスコミが好んで取り上げるってだけのこと

とりあえず>>1の仕事は Nature Communication だから、
それなりに新規性あるんだろう

>>17
とか言いながらも科研審査ではあっさり東大を通してしまうお前ら。
駄目だろ。中身をよく見ろ。

>>10
ある程度のレイヤー構造の電子群の反応について、のように読めるなぁ

>>16
あーグラディウスとかツインビーのゲーセン基板だな
アレってバブルメモリが温まるまで
音楽流しながらカウントダウンするんだよな

abcなんたらの証明はどうなった

>>22
Wikipediaによると、暖気中は音声合成のカウントダウンがあるだけで、曲が流れてる間は暖気が住んで
メインメモリにプログラムを転送している最中だそうです。
検索すると動画も出てきます。シュールですね。あと、曲はすごいいいな。

ttp://www.youtube.com/watch?v=o1GFHcJ1SYE
今の目からすると、何だかアレなシステムに思えてしまいますけど、PCだって磁気ディスクから
メインメモリにプログラムをロードしているわけですし、先進的だったのかも。

何十年かしたら、低温じゃないと動作しない素子にプログラムをロードする時代が来るのかもｗ
まぁ、今の常識だと、超電導が起きる温度まで下げないといけないとか、ちょっと無理そうに思えますけどね。

>>19
いや、下敷き研究を否定してるんじゃないよ。
下敷きなのに、下敷きがまるでなくて新しく自分らがすべてやったように
広報するし、論文の中身、カバーレターもそんな感じで書くじゃん。
パンピーばかりか科研費審査する老人もそれを丸呑みにするから困る。

>>19
いや、下敷き研究を否定してるんじゃないよ。
下敷きなのに、下敷きがまるでなくて新しく自分らがすべてやったように
広報するし、論文の中身、カバーレターもそんな感じで書くじゃん。
パンピーばかりか科研費審査する老人もそれを丸呑みにするから困る。
Natureに載ったからってんで信じるといつまでたっても現状は変わらんぞ。

あ、二重投稿スマソ

東大は官僚を育成する目的のための大学なんで行動としてはそれでいいのでは？ｗｗｗ

>これらの実験結果について研究グループでは、マイクロ波の伝搬方向に依存してその吸収率が変化するという、
>マイクロ波領域における新規能性を実証したものと説明している。

「マイクロ波領域における新規能性」って、ものを知らないにも程があるwwwwwww

光学異方性結晶なんていくらでもあるし、それと同じ構造をcmスケールで作れば同じ結果が得られるっての

「マイクロ波フォトニクス」って研究分野名までついてるっての

>今回の成果と同様の機能性を持つマイクロ波素子としてファラデー効果を利用したマイクロ波アイソレータなどが
>知られているが、

だよねー、、、

>電気磁気光学効果を利用したマイクロ波整流の実証は今回が初めてであり、

かえって煩雑になってるだけじゃねーか

>また、今回の結果は、絶縁体中スキルミオンの電場応答性を実証したという側面も持つことから、
>ジュール発熱によるエネルギー損失を伴わない超低消費電力な磁気記憶・演算素子の開発や、

また、この詐欺か

ジュール熱は出なくてもスピンが散逸したら熱になるし、電磁波と相互作用するってことは、電磁波
の放出による発熱だって起きるっての

>>15
整流って、そういう普通の意味じゃなくて、ここでは、反対方向に進む電磁波の片方だけ取り
出すって話のようだぞ

>たしかにこっちの分野はもう５０年以上、
>アイソレータぐらいしか実用化されたものが無いような・・・

よく使うのは、導波管使った方向性結合器じゃね？

一種の「マイクロ波フォトニクス」だが、この場合は、光の方向性結合器がマイクロ波のを真似
て作られたんだよな

>>20
科研て既に２〜３報出していないと通らないし，完全に新しいものは通らないだろ．
科研での新しいものって途中でこういう発見もありましたってスピンオフしかないんじゃないか？

スピンと聞けば親の仇みたいに叩くいつもの人がちゃんと出てきたので安心した。

2013年9月9日
独立行政法人理化学研究所
国立大学法人東京大学
独立行政法人物質・材料研究機構
電子スピンの渦「スキルミオン」のサイズと渦の向きを自在に制御
−スキルミオンを記録ビットとする省電力メモリ素子の実現に前進−
http://www.riken.jp/pr/press/2013/20130909_1/

【物理】 量子コンピュータの実現に一歩前進、核スピンの制御技術を開発/東工大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1378293131/

>>29
スピントロニクスは悪
の人か？

>>32>>35
レスの書き方に特徴があるのでいつもの人だとすぐわかるところは素晴らしいと思う
読む価値すらないから読む手間が省ける

これはどういうところで役に立つの？

>>35
え？

スピントロニクスも使いようであって、ちゃんとMRAMの不揮発性は認めてるっての

ただし、今回ｎ個別具体的評価としては、糞ってこった

悔しかったら、俺が指摘した問題に反論してみろ

しかし、ここまで的外れの発表を連発されると、スピントロニクス関係者は全員悪人かもしれんな


>>36
>読む価値すらないから読む手間が省ける

勝利宣言wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww


>>37
全く何の役にもたたない

自然と大地を愛するぼくらのコミュニティ整流

>>32
でも、相変わらず何の反論もできないのもわかったから、こっちこそ安心したよ

よし、これでパラメトロンを作ろう

>>41
できりゃいいけどなｗ
今は、ジョセフソン素子を使ったパラメトロンとかもあるらしいよ。

GHｚってほんと面白い周波数だな。