FePtとパーマロイ（Py）を積層化させた薄膜試料における磁気モーメントの模式図。（a）磁場を加えて全ての磁気モーメントが一方向に揃った状態、（b）逆方向に磁場を加えることで磁気モーメントが空間的にねじれた状態（提供：産業技術総合研究所）
（独）産業技術総合研究所と東北大学金属材料研究所、慶應義塾大学の共同研究チーム、は4月17日、2つの異なる性質を持つ磁石をナノメートルの厚さで積層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たと発表した。ハードディスクドライブ（HDD）の超高記録密度化と低消費電力化を同時に実現する革新的な成果としている。
■2種類の磁石をナノの厚さで積層
HDDのような磁気記憶デバイスは磁石の向きで「0」と「1」のデジタル情報を記憶しており、情報の書き込みには通常、磁場を加えて磁石の方向をスイッチングさせている。磁気記憶デバイスの記録密度の向上に伴い、スイッチングのための磁場は急激に増大しており、その操作に消費する電力の低減が課題になっている。
共同研究グループは、スイッチング磁場の大きい磁石である鉄白金（FePt）合金と、スイッチング磁場の小さい磁石のパーマロイ（NiFe）合金という異なる2つの磁石を積層した薄膜を作製。その磁気モーメント運動を調べたところ、磁気モーメントの回転運動（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を見出した。
さらに、このスピン波をスイッチング磁場の小さいパーマロイ層内に生じさせると、スピン波はFePt 合金に伝搬し、スピン波と同じ周波数の磁場の印加でFePt層のスイッチング磁場は大きく低下、およそ10分の1まで低減できることを発見した。これは、情報の書き込みに必要な磁場を1桁低減できることを示している。
研究グループは今後、実用デバイスに求められる薄膜構造でスイッチング磁場を大幅に低減させる研究に取り組み、次々世代の記録媒体の開発に貢献したいとしている。
