ヨウ化ニッケルが高速でコンパクトなコンピュータメモリへの道を開く テキサス大学オースティン校
テキサス大学オースティン校とマックスプランク物質構造動態研究所（MPSD）の研究チームは、多機能性材料であるヨウ化ニッケル（NiI2）が、極めて高速でコンパクトなデバイスの実現に最適な候補であることを示しました。この研究結果は、Nature誌に掲載されました。
多機能性材料は、電場で磁気特性を、磁場で電気特性を操作できる「磁気電気結合」という特殊な性質を持っています。この性質により、より高速で小型かつ効率的なデバイスの開発が期待されています。研究チームは、ヨウ化ニッケルが既知の材料の中で最も強い磁気電気結合を持つことを発見しました。
この成果について、テキサス大学のポスドク研究員で論文の共同筆者であるフランク・ガオ氏は、「原子レベルの薄さのヨウ化ニッケルフレークでこれらの効果を明らかにすることは非常に難しかったが、この成功は多機能性材料の分野における大きな前進を意味する」と述べています。同じく共同筆者の大学院生シンユエ・ペン氏は、「この発見により、非常に高速でエネルギー効率の高い磁気電気デバイス、例えば磁気メモリの開発への道が開かれる」と付け加えました。
研究チームは、フェムト秒（1兆分の1秒）の超短レーザーパルスを用いて材料を励起し、その結果として生じる材料の電気的および磁気的秩序、ならびに磁気電気結合の変化を追跡しました。この手法により、ヨウ化ニッケルが他の類似材料よりも強い磁気電気結合を持つ理由を明らかにしました。
MPSDのエミル・ビナス・ボストロム氏は、「二つの要因が重要である。第一は、ヨウ素原子上の電子のスピンと軌道運動の間の強い結合、いわゆるスピン軌道結合。第二は、ヨウ化ニッケルの特有の磁気秩序、スピンスパイラルまたはスピンヘリックスと呼ばれる秩序です。この秩序は、強誘電秩序を開始し、磁気電気結合の強さに寄与する」と説明しました。
このような強い磁気電気結合を持つ材料は、コンパクトでエネルギー効率が高く、既存のメモリよりも高速にデータを保存・取得できる磁気コンピュータメモリ、量子コンピューティングプラットフォームの相互接続、化学や製薬業界における品質管理や安全性を確保するための化学センサーなど、多岐にわたる応用が期待されています。
研究者たちは、今回の発見をもとに、同様の磁気電気特性を持つ他の材料を特定し、さらに材料工学の技術を用いてヨウ化ニッケルの磁気電気結合をさらに強化する可能性を模索しています。
詳細内容は、テキサス大学オースティン校が提供する元記事を参照してください。
【引用元】
【読み上げ】
VOICEVOX 四国めたん/No.7