反強磁性体における磁気振動モードの結合を発見―マグノンを利用した情報処理技術の開拓に期待：京都大学/産業技術総合研究所
(2020年7月2日発表)
京都大学と（国）産業技術総合研究所の共同研究グループは7月2日、人工反強磁性体において反強磁性体特有の二つの磁気振動モードの結合を発見したと発表した。見つけたのは、マグノンと呼ばれる磁気の準粒子同士の結合（マグノン－マグノン結合）。マグノンを利用した新たな情報処理技術の開拓が期待されるという。
マグノンは結晶格子中の電子のスピンの構造を量子化した準粒子で、磁石が作る波であるスピン波を量子力学的に扱った粒子のことを指す。マグノンを利用した電子回路は小型で低消費電力の情報処理システムを作り出す技術として期待されている。
これまでは二つの異なる準粒子の結合、例えばフォトン－マグノン結合やフォノンーマグノン結合と呼ばれる結合が主に研究されていたが、研究グループは今回、新たなマグノン同士の結合を発見、その起源が磁気双極子相互作用を介した対称性の破れであることを明らかにした。
研究では、磁性材料として鉄コバルトボロン合金を用い、非常に薄いルテニウム非磁性層を介してそれぞれの磁極が逆方向に結合した人工反強磁性体を作製、スピン波の励起(れいき)、検出を行うアンテナをセットして挙動や反応などを調べた。
その結果、人工反強磁性体において、二つの磁気振動モードである音響モードと光学モードが特定の条件下で反発しあうことを見出した。反発しあうことは、それぞれの振動モードが結合し、エネルギーのやり取りをしていることを意味する。
従ってこの発見は二つの異なる振動モードの結合の発見であり、量子情報処理の研究に新しい視点を与える成果という。
