量子物質科学分野　関真一郎研究室

物質の幾何学が生み出す、次世代のエレクトロニクス・量子技術

私たちは、幾何学的な性質（トポロジー・対称性・次元性など）に立脚した新物質開拓を通じて、革新的なエレクトロニクス・スピントロニクス機能を実現することを目指しています。
通常、電子の振る舞いは外部から与えられた電場や磁場によって制御されます。一方、特殊な幾何学的性質を持った物質中では、電子が曲がった空間を感じることにより「創発電磁場」と呼ばれる巨大な仮想電磁場が生じることが発見され、その積極的な活用は物質中の電子の制御手法を根底から変える可能性を秘めています。
本研究室では、こうした系のトポロジー・対称性・次元性に由来した未踏の量子現象が発現する新物質の設計・開拓を行うとともに、微細加工技術を駆使したマイクロデバイスの作成・計測を通じて、超低消費電力な情報処理・超高効率なエネルギー変換・超高感度なセンシング等の応用につながる、新しい電子機能の実現に取り組んでいます。

「第三の磁性体」交代磁性体（Altermagnet）

現行の磁気記憶素子では、スピンが平行に整列した強磁性体（いわゆる「永久磁石」）における「↑」と「↓」の2つのスピン状態を利用して、磁気情報の保持が行われています。
一方、別の代表的な磁性体として、スピンが反平行に整列した反強磁性体が知られています。反強磁性体における「↑↓」と「↓↑」のスピン状態は、平行移動すると完全に一致してしまうため、マクロな測定では区別することができず、磁気情報の保持には利用できないと考えられてきました。
しかし最近の研究によると、反平行なスピン配列と特殊な原子配列を組み合わせると、「↑↓」と「↓↑」のスピン状態を区別可能な場合があり、こうした新しいタイプの磁性体は「交代磁性体」と呼ばれ、次世代の情報媒体の候補として大きな注目を集めています。
私たちの研究室では、室温で情報の読み書きが可能な世界初の交代磁性体の発見に成功しており、こうした「第三の磁性体」の物質設計と機能解明を進めることで、超高密度・超低消費電力・超高速な、新しいアプローチの情報処理のための基礎学理の構築を目指しています。

メンバー

• 
• • 関 真一郎 教授
• 専門分野：物性物理

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