【プレスリリース】鉄の磁石の「表面の謎」を解明！ ―一原子層単位の深さ精度で磁性探査する新技術を開発―（理工学研究科）

発表のポイント

• 一原子層単位の深さ精度で材料表面付近の磁性を観察できる新計測技術を開発
• これまで謎だった鉄表面付近の磁性を原子1 層毎に観察し、磁力が層毎に増減するという複雑な現象が起きていることを世界で初めて発見
• 今後、薄膜表面・界面等の極微小領域中の磁性制御が性能向上の重要な鍵となっているスピントロニクス１）などの次世代高速・省エネデバイス開発に適用させていく

概要

国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構（理事長 平野俊夫、以下「量研」という。）量子ビーム科学部門関西光科学研究所の三井隆也上席研究員、綿貫徹次長、上野哲朗主任研究員、同部門高崎量子応用研究所の境誠司プロジェクトリーダー、李松田主任研究員、国立大学法人京都大学（総長 湊長博）の瀬戸誠教授、小林康浩助教、国立大学法人弘前大学（学長 福田眞作）の増田亮助教、国立大学法人東京大学（総長 五神真）物性研究所の赤井久純特任研究員からなる研究グループは、スピントロニクスデバイスへの応用等に期待される放射光メスバウアー線源を利用して材料の表面付近の磁性を一原子層単位の深さ精度で調べることが出来る新しい計測技術を開発しました。
この技術を用いて、磁石の代表とも言える鉄についてこれまで謎だった表面付近の磁性を詳しく調べた結果、表面から深くなるにつれて磁力が一原子層毎に増減している複雑な現象を世界で初めて明らかにし、この現象が約40 年前に理論的に提案されていた「磁気フリーデル振動」であることを突き止めました。本成果は、人類が数千年にわたって使用してきた材料である鉄における新たな発見という点において、学術的に意義深いものです。
我々研究グループでは、本開発により実現した局所磁性探査技術の特長を活かして、磁石のミクロな振る舞いにより動作するスピントロニクスデバイスなど高速・省エネルギーな次世代情報デバイスの開発を目指し、磁性材料など異なる材料をナノメートルスケールで積層した多層膜の各層の内部や界面の局所磁性の分析に活用していく予定です。
本成果は12 月4 日（金）午前0 時（日本時間）発行の米科学誌『Physical ReviewLetters』に、同誌が選ぶ特に重要な論文である“PRL Editors’ Suggestion”として掲載されました。
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