青山学院大学(青学)は2月13日、原子数層の薄さを持つ新奇原子層磁性体「Fe3GeTe2」(FGT)を接着テープによるバルク結晶の機械剥離で形成し、2個の破片を回転させながら直接積層したところ、回転角度に応じて破片間で電子のスピンが相互作用する「磁気トンネル接合抵抗」の特性が疑似的に現れることを発見したと発表した。

同成果は、青学大学院 理工学研究科 理工学専攻 機能物質創成コースの小幡玲二大学院生(研究当時)、同・春山純志教授らの研究チームによるもの。詳細は、機能性材料に関する化学と物理学を扱う学際的な学術誌「Advanced Materials」に掲載された。

FGTは近年盛んに研究されており、電子スピンに関する新現象が次々と発見されていて、例えば、「磁化を発現する温度が室温に近く高温」、「極めて高いトンネル磁気抵抗比が期待されること」、「スピンの渦状集団であるスキルミオンが高温で存在すること」などがわかっている。FGTのような原子1個から数個の薄さの破片(原子層破片)は、元の結晶から接着テープで剥離して作成される。金属から半導体、磁性体、超伝導体など、現在あらゆる原子層破片が同手法で創製され、基礎物性や素子への応用の両面から活発な研究が行われている。

さらに近年では、複数の原子層破片をスタンプを押すように積層させて、原子同士に自然と働く引力である「ファンデルワールス力」のみで結合させる手法が開発され、注目されている。中でも、2つの原子層破片を1度だけ回転させて積層すると、その物性が劇的に変化するという「魔法角」の発見が重要だったという。そこで研究チームは今回、FGTを2個作製し、大きく角度を変えて直接回転積層させたとする。

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