カゴメ格子の極薄ナノ結晶でも安定な強磁性~磁性ワイル半金属の起源解明に前進~

2021/02/19  科学技術振興機構(JST) 

令和3年2月18日

東北大学
科学技術振興機構(JST)

カゴメ格子の極薄ナノ結晶でも安定な強磁性

~磁性ワイル半金属の起源解明に前進~

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ポイント

  • 磁性ワイル半金属CoSnのCoカゴメ格子を有するナノサイズの粒状結晶に、垂直磁化の強磁性を初めて検出。
  • 強磁性は磁性ワイル半金属状態を実現するために不可欠な性質。
  • 新省電力素子原理として期待される量子伝導の実現に向けて重要な知見。

トポロジー(位相幾何学)の観点から固体の性質を理解、分類しようとするトポロジカル物質科学が急速な発展を遂げています。

東北大学 金属材料研究所の池田 絢哉 大学院生(理学研究科 物理学専攻)、藤原 宏平 准教授、塩貝 純一 助教、関 剛斎 准教授、野村 健太郎 准教授、高梨 弘毅 教授、塚﨑 敦 教授らの共同研究グループは、トポロジカル物質の一種である磁性ワイル半金属CoSnが極薄のナノ結晶でも垂直磁化の強磁性を示すことを初めて明らかにしました。

Coカゴメ格子から成る磁性ワイル半金属CoSnでは、カゴメ格子単層極限における量子伝導の発現が理論提唱されています。しかし、磁性ワイル半金属状態の実現に不可欠な強磁性が熱揺らぎに弱い極薄試料で維持されるかは不明でした。

本研究では、強磁性が極薄ナノ結晶でも安定であることを明らかにするとともに、磁性ワイル半金属状態が膜厚の増加に伴い発達していく様子を捉えることに成功しました。

この成果は、磁性ワイル半金属に関する重要な知見を提供するだけでなく、薄膜試料を用いた機能素子の開発にも貢献するものと期待されます。本研究成果は2021年2月18日(英国時間)、国際科学誌「Communications Materials」オンライン版に掲載されます。

本研究は、JST 戦略的創造研究推進事業 CREST「トポロジカル機能界面の創出」(研究代表者:塚﨑 敦、課題番号:JPMJCR18T2)、科学研究費補助金(課題番号:20H01830)、東北大学 金属材料研究所 附属新素材共同研究開発センター(課題番号:19G0410)からの支援を受けて実施されました。

<プレスリリース資料>

  • 本文 PDF(602KB)

<論文タイトル>

“Critical thickness for the emergence of Weyl features in Co3Sn2S2 thin films”
DOI:10.1038/s43246-021-00122-5

<お問い合わせ先>

  • <研究に関すること>

    藤原 宏平(フジワラ コウヘイ)

    東北大学 金属材料研究所 低温物理学研究部門 准教授
    Tel:022-215-2088
    E-mail:kfujiwaraimr.tohoku.ac.jp

    塚﨑 敦(ツカザキ アツシ)

    東北大学 金属材料研究所 低温物理学研究部門 教授
    Tel:022-215-2085
    E-mail:tsukazakiimr.tohoku.ac.jp

  • <JST事業に関すること>

    嶋林 ゆう子(シマバヤシ ユウコ)

    科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
    Tel:03-3512-3531 Fax:03-3222-2066
    E-mail:crestjst.go.jp

  • <報道担当>

    東北大学 金属材料研究所 情報企画室 広報班

    Tel:022-215-2144 Fax:022-215-2482
    E-mail:pro-admimr.tohoku.ac.jp

    科学技術振興機構 広報課

    Tel:03-5214-8404 Fax:03-5214-8432
    E-mail:jstkohojst.go.jp

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