高エネルギー加速器研究機構（KEK）は1月24日、東京大学、（独）理化学研究所と共同で「マルチフェロイック薄膜」と呼ばれるマンガン酸化物薄膜が示す大きな電気分極の起源をX線回折によって解明、その際に薄膜の磁気構造の直接観測に世界で初めて成功したと発表した。これらの成果は、マルチフェロイック薄膜の設計、作製に指針を与えるもので、大容量、低消費電力の新メモリー開発などへの貢献が期待できるという。
　マルチフェロイック物質は、強磁性、強誘電性、強弾性などの性質を複数併せ持つ物質。今回のマンガン酸化物薄膜は、強磁性と強誘電性を兼ね備えている。通常の物質は、磁化は磁場で、電気分極は電場で制御するが、マルチフェロイック物質では磁化を電場で、電気分極を磁場で制御できる特性があり、新たな機能性材料として応用開発が期待されている。
　東大と理研の研究グループは、昨年マルチフェロイック性を示すマンガン酸化物薄膜の作製に成功、これを受けて今回、KEKと共同でこの薄膜の磁気構造と結晶構造（結晶格子の歪み）をX線回折によって調べた。その結果、マンガンの持つスピンがらせん状に並ぶ「サイクロイダル」と、スピンが180度逆向きに並ぶ「E型反強磁性」という2つの磁気構造が併存した状態となっており、サイクロイダル状態が小さな電気分極を生み、それに加えて、E型反強磁性が結晶構造の歪みから大きな電気分極を生じることを突き止めた。
　観察した薄膜は、厚さ40nm（ナノメートル、1nmは10億分の1m）で、原子約100個分であり、このマルチフェロイック薄膜内の磁気構造を精密測定するのは通常困難だが、今回KEKと連携しシンクロトロン放射光施設で得られるX線を利用して直接観測に成功した。世界に類を見ない画期的な成果であり、マルチフェロイック薄膜研究の新たな展開が期待できるとしている。

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