金属らせん磁性体の巻き方制御を直接実証―新型磁気メモリ開発に向け重要な基盤を確立―

皆さんは、パソコンやスマートフォンのデータを保存する仕組みが、今まさに進化しようとしているのをご存知でしょうか？今回の京都大学の研究は、その進化の最前線にある「新しいメモリ」の鍵を握る発見です。

現在のデジタル機器の多くは、「磁気」を使って情報を記憶しています。例えば、ハードディスクドライブは、小さな磁石のN極とS極の向きを「0」と「1」に対応させてデータを記録しています。しかし、この仕組みには限界があり、より速く、より多くのデータを、より少ない電力で保存できる新しい技術が求められています。

そこで注目されているのが、「らせん磁性体」という特殊な物質です。この物質の中では、磁気の向き（磁気モーメント）がまるでDNAの二重らせんのように、ぐるぐるとらせん状に並んでいます。この「らせん」には、右巻きと左巻きの2種類があり、これを「0」と「1」に対応させれば、新しい記憶の素子として使えるのではないか、と期待されています。まるで、右ねじと左ねじで違う情報を表現するようなイメージですね。

これまでの研究では、このらせんの巻き方が変わったことを「電気の流れ方の変化」という間接的な方法でしか確認できませんでした。例えるなら、部屋の電気がついたかどうかを、部屋の中を見ずに、外の電力量計の針の動きで判断するようなものです。これでは、本当に巻き方が変わったのか、どうやって変わったのかを詳しく知ることは困難でした。

今回の京都大学の研究チームは、この「巻き方」を直接、しかも原子レベルで観察することに成功しました。これは、部屋の電気のON/OFFを、実際に部屋の中に入ってスイッチが押されたことを自分の目で確認するようなものです。この直接的な観察によって、これまで謎だった巻き方の変化のメカニズムが明らかになり、意図した通りに巻き方を制御できる可能性が大きく広がりました。

この技術が実用化されれば、私たちの身の回りにあるあらゆるデジタル機器の性能が飛躍的に向上するかもしれません。例えば、スマートフォンの起動がさらに速くなったり、パソコンのデータ処理能力が格段に上がったり、あるいは、電力消費の少ない環境に優しいデータセンターが実現したりする可能性も秘めています。まさに、デジタル社会の基盤を支える、地味ながらも非常に重要な一歩と言えるでしょう。