東京大学と理化学研究所の共同研究チームは、次世代メモリーの候補として世界的な研究が進められている磁気スキルミオンが光の偏光面をねじる「トポロジカル磁気光学カー効果」の観測に世界で初めて成功した。同効果が広い周波数帯の光で生じることが明らかになり、レーザーフォトニクスでスキルミオンが検出できることが示されたことで、将来的には光を使った高速かつ非接触なスキルミオン読み取りへの応用が期待される。
東京大学と理化学研究所の共同研究チームは、次世代メモリーの候補として世界的な研究が進められている磁気スキルミオンが光の偏光面をねじる「トポロジカル磁気光学カー効果」の観測に世界で初めて成功した。同効果が広い周波数帯の光で生じることが明らかになり、レーザーフォトニクスでスキルミオンが検出できることが示されたことで、将来的には光を使った高速かつ非接触なスキルミオン読み取りへの応用が期待される。 スキルミオンは物質中の電子の持つスピン（磁気モーメント）がナノメートルサイズの渦状に配列した構造。それぞれの渦が粒子としての性質を持ち、1粒子が1ビットとして機能する。高密度かつ外乱などによって壊れにくいことから次世代のメモリーデバイスへの応用が期待されている。 研究チームは今回、磁化を持った磁性体に直線偏光を入射した時に、反射光の偏光面がねじれる現象である「磁気光学カー効果」に着目。高密度のスキルミオンを持つGd2PdSi3において磁気光学カー効果を測定したところ、赤外領域でスキルミオンの創発磁場に由来した「トポロジカル磁気光学カー効果」を観測した。本研究成果は、スキルミオンに新しい光学機能性を与えるものであり、将来的にはレーザーフォトニクスと融合したスキルミオンデバイスの実現につながる可能性があるという。 スキルミオンは、そのトポロジカルな性質により安定性、低電流での駆動、高密度化が可能であることからメモリーとしての応用が期待されている。このため、世界的に活発な研究が実施されているが、これまでの研究の中心はスキルミオンを持つ物質やデバイスの作製、また電流駆動に関わるものがほとんどで、高速読み取りにつながる検出手法の開拓が求められていた。 研究論文は、英国科学雑誌ネイチャーコミュニケーションズ（Nature Communications）に2023年9月5日付けで掲載された。（中條）
