Monthly Colloquium

by Dr Toshinori Tokura (Emergent Materials Department, Advanced Science Institute, RIKEN)

Tuesday 18 Dec 2012, 13:30 → 15:00 Asia/Tokyo

Nishina Hall

磁気スキルミオンとは、スピンの向きがちょうど1回球面上のすべての方向を向 くような渦状の、ナノスケールのスピン配列のことである。もともとスキルミオ ンは核物理において核子を記述する概念であったが、後に凝縮系物理における量 子ホール系,液晶におけるブルー相など幅広く応用されている。スキルミオンが 規則正しく配列し、格子を形成している状態をスキルミオン格子状態と呼ぶが、 この実在がMnS、(Fe,Co)SiやFeGeなどのキラルな格子構造を持つ物質群で次々と 確認され始めた。スキルミオンは粒子の性質をもつことが期待され、バブルメモ リとして実用化された磁気バブルと同様に磁気記録媒体として応用できる可能性 をもつ。 　近年、物質の電磁応答において固体中の付加的量子位相（ベリー位相）の重要 性が明らかになってきているが、スピンの配列が非共面的であるときにもそこで 運動する伝導電子は局在スピンのねじれを感じてベリー位相因子を獲得する。 スキルミオン磁気構造においてこの位相は一種のアハラノフ-ボーム位相として スピンに依存した巨大な実効磁場を与え、トポロジカルホール効果など新奇な電 気磁気応答を発現させる。一方で、スキルミオン自体は、通常の磁気ドメイン壁 に比べて何桁も小さな電流密度で駆動することができることから、電気操作が可 能な新しい情報担体としてもその可能性が注目されている。 　新しいスキルミオンの科学について、その種々の興味ある電磁現象の観測とス キルミン運動の制御について、最近の進展をレビューする。