超巨大磁気抵抗を示す新物質、超高圧装置使い合成
:物質・材料研究機構/福井大学

 (独)物質・材料研究機構と福井大学の研究グループは6月18日、超高圧を利用して合成した新物質「酸化クロムナトリウム(NaCr2O4)」が、磁場をかけると電気抵抗が桁違いに変化する超巨大磁気抵抗(CMR)物質であることを見出したと発表した。CMRは、これまで強磁性金属に見られる現象と考えられてきたが、合成した新物質は、反強磁性半導体であり、CMR効果を持つ新物質探索のすそ野を大きく拓く成果という。
 磁気抵抗効果は、磁場により電気抵抗が変化する現象。通常の金属の磁気抵抗効果は数%だが、近年数十%の巨大磁気抵抗効果を示す物質(強磁性薄膜などから成る多層膜構造体)が開発され、これを用いた磁気ヘッドによってHDD(ハードディスク駆動装置)の容量は飛躍的に増大した。
 CMRは、この巨大磁気抵抗よりもさらに大きな磁気抵抗効果を示す物質で、巨大磁気抵抗物質が薄膜の合成・積層で作られた構造体であるのに対し、CMRは物質自体に備わった性質。これまでに知られているほとんどのCMR物質は、強磁性金属状態になりやすいマンガン酸化物だったことから、新CMR物質の探索は、強磁性金属に絞られていた。
 研究チームは今回、人工ダイヤモンドの製造などに用いる超高圧発生装置を使い酸化クロムナトリウムを合成した。この物質は強磁性金属ではなく、CMR効果と無縁と思われていた反強磁性半導体だが、CMR効果を測定したところ、磁気転移温度以下の幅広い温度域でCMR効果を示し、さらに温度や磁場に対して履歴効果(加えた温度や磁場などを元に戻した際、状態の変化が同じ軌跡をたどらないこと)を示さないという新しい特徴を持つことが認められた。
 この発見は、これまで探索の対象外だった物質にCMR効果が隠れている可能性があることを示すもので、今後、温度、磁場、製造コストなどの面で優れた物質が見つかり、CMRの応用研究が加速することが期待できるとしている。

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