層状化合物に磁気的揺らぎ―新素子開発へ手掛かり：高エネルギー加速器研究機構ほか
(2023年4月27日発表)
高エネルギー加速器研究機構（KEK）、筑波大学などの研究グループは4月27日、平面状に結合した分子層が何層も重なった層状化合物「セレン化クロム銀」が示す常磁性には温度領域別に3つの状態があると発表した。原子のスピンが互いに影響しあう磁気揺らぎの存在が確実になったとして、将来この現象を応用した革新的な電子素子開発の手掛かりになる可能性があると期待している。
セレン化クロム銀は外部から磁場をかけると、その方向に弱く磁化する常磁性を示す。この状態では通常、原子のスピンは無秩序な方向を向いていると考えられている。ただ、セレン化クロム銀の場合は、これまでの研究から単純な無秩序ではない可能性があるとみられており、その仕組みは十分に解明されていなかった。
そこで（国）日本原子力研究機構J-PARCセンターも加わった研究グループは、素粒子のミュオンを原子レベルのミクロな磁場を調べる手段として用い、セレン化クロム銀で原子のスピンが互いにどのように影響し合っているかを調べた。その結果、原子レベルの短距離でクロム原子のスピンが相関し合っていることを確認、セレン化クロム銀の常磁性相が3つの温度領域に分けられることを突き止めた。
研究グループは、この温度領域の違いについて「無秩序相から二次元的な単距離スピン相関の発達、さらには3次元的な相関へと切り替わることを示唆している」とみており、今後の研究で解明していく。また、「単距離スピン相関の理解が進めば、将来は高温での使用に適した新しいデバイス開発のきっかけになるかもしれない」と期待している。
