【ポイント】

・磁性材料に加える「ひずみ」^注1）を層ごとに変えることで、これまでにない新しい磁気相互作用を生み出せることを実証。
・材料そのものを替えることなく、機械的な変形だけで磁石の性質を設計・制御する新たな手法を提案。
・次世代の超低消費電力メモリやスピントロニクス^注2）デバイスの実現につながる、特殊な磁気構造（スキルミオン^注3））の生成・制御への応用が期待。

名古屋大学大学院工学研究科の岩田 悠楽（学部生・当時）、古牧 怜寿 博士前期課程学生、林 兼輔 助教、飯浜 賢志 准教授、森山 貴広 教授らの研究グループは、千葉大学大学院理学研究院の佐藤 正寛 教授らとの共同研究で、磁性材料に加える「応力（ひずみ）」を巧みに設計することで、これまでにない新しい磁気相互作用を創出できることを明らかにしました。
磁石の内部では、電子が持つ微小な磁気（スピン^注4））が互いに影響し合いながら配列しています。その配列を決める重要な要素の一つが「Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用」^注5）と呼ばれる現象であり、近年注目されているスキルミオンなどの特殊な磁気構造の形成に深く関わっています。
従来、DM相互作用を生み出すためには、特殊な結晶構造や界面設計が必要と考えられてきました。本研究では、複数の磁性層を積み重ねた人工反強磁性体^注6）に対し、層ごとに交互に異なる応力を導入するという新しいアプローチを採用しました。
その結果、隣り合う層で向きが反転する「交互DM相互作用^注7）」が自然に現れることを明らかにしました。今回の成果は、材料そのものを変えなくても、機械的な変形やひずみを利用して磁性を自在に制御できる可能性を示すものです。これは、将来の超低消費電力磁気メモリや次世代スピントロニクスデバイスの実現に向けた新たな設計指針となることが期待されます。
本研究成果は、2026年10月15日付の国際学術誌『Physical Review Applied (Letter版)』に掲載されました。

◆詳細（プレスリリース本文）はこちら

【用語説明】

注1）ひずみ:
物体に力を加えたときに生じる変形の度合い。本研究では、磁性層に加えたひずみによって局所電場を生み出し、新しい磁気相互作用を誘起した。
注2）スピントロニクス:
電子が持つ電荷だけでなくスピンの自由度も利用して情報処理や情報記録を行う技術分野。低消費電力・高速動作を実現する次世代エレクトロニクスとして注目されている。
注3）スキルミオン:
電子スピンが渦状に配列したナノメートルサイズの磁気構造。小さな電流で移動可能であり、次世代磁気メモリの情報担体として期待されている。
注4）スピン:
電子が持つ量子的な磁石としての性質。磁性材料の磁気特性は電子スピン同士の相互作用によって決まる。
注5）Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用:
隣接するスピンを平行ではなくねじれた方向に配列させる相互作用。スキルミオンやらせん磁気構造などの形成を支配する重要な相互作用である。
注6）人工反強磁性体:
複数の磁性層を非磁性層で挟み込み、隣接する磁性層の磁化が互いに反対方向を向くよう人工的に設計された多層膜構造。高い磁気安定性を持つことから磁気記録技術への応用が期待されている。
注7）交互DM相互作用:
本研究で着目したDM相互作用の一種。多層膜の各層でDM相互作用の符号が交互に反転している状態を指す。通常のDM相互作用とは異なる磁気構造を生み出せる可能性がある。

【論文情報】

雑誌名： Physical Review Applied (Letter)
論文タイトル： Giant staggered Dzyaloshinskii-Moriya vectors emerged in synthetic antiferromagnets with spatially alternating stress
著者：Y. Iwata¹, K. Hayashi¹, R. Furumaki¹, S. Iihama¹, M. Sato², T. Moriyama¹
１．名古屋大学、２．千葉大学
DOI: 10.1103/nfw7-1ft1
URL: https://doi.org/10.1103/nfw7-1ft1

【研究代表者】

大学院工学研究科 森山 貴広 教授
https://spintronics.mp.pse.nagoya-u.ac.jp/