【発表のポイント】

• 元素置換によって膨張させると、スピンの空間配列にらせん状のねじれが生じるコバルト酸化物を発見しました。
• 超高圧下での酸化処理を行うことで、らせん磁性（注1）に必要なコバルト?酸素間の強い結合を保ちつつ、コバルト?酸素結合距離を増大させることに成功しました。
• 実験と理論計算を組み合わせることで、コバルト?酸素間の結合長を1%程度広げるだけで強磁性的なスピン配列がらせん状の配列へと変化することを明らかにしました。この成果は、圧力によるスピンの制御や圧力センサーへの応用展開につながることが期待されます。

【発表概要】

スピンがらせん状に配列したらせん磁性体は、スピンのねじれ方を情報として活用した新たなスピントロニクス材料（注2）となることが期待されている物質群です。ただし、このようならせん磁性を示す物質は非常に限られており、特にスピントロニクス材料の候補として古くから研究されてきたペロブスカイト（注3）型遷移金属酸化物での報告例は希でした。

　今回、東京大学大学院工学系研究科の石渡晋太郎准教授（研究当時：JSTさきがけ研究者兼任）と大阪大学大学院理学研究科の酒井英明准教授（JSTさきがけ研究者兼任、研究当時：東京大学大学院工学系研究科　助教）らの研究グループは、超高圧酸化処理を行うことでコバルトと酸素の間に強い共有結合が形成されたペロブスカイト型コバルト酸化物の大型単結晶を育成することに成功し、コバルト?酸素間の距離をわずか1%程度増大させるだけで、室温強磁性状態がらせん磁性状態へと変化することを明らかにしました。

本研究成果は、新たな酸化物らせん磁性体開発のための設計指針をもたらすものであると同時に、新規な圧力センサー材料への応用展開が期待されます。

【用語解説】

（注1）らせん磁性：結晶内のある特定の軸方向に進んだときに、その軸の周りでスピンの向きが一定の角度で回転するような磁気構造によって特徴づけられる磁性。

（注2）スピントロニクス材料：電子のもつ電荷の自由度だけでなく、スピンの自由度を情報処理や外場応答に活用した電子材料。従来の半導体エレクトロニクスと比べて消費電力が小さくまた高い機能性を有することが期待される。

（注3）ペロブスカイト：もともとCaTiO₃の鉱物名であり、この構造をペロブスカイト型構造と呼ぶ。

図1: Sr1-xBaxCoO₃の結晶構造と元素置換に伴う膨張?圧縮による磁性変化の概略図。

詳細（プレスリリース本文）

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