ニッケルヨウ化物がもたらす革新：高速でコンパクトなコンピュータメモリの可能性

Tokyoテキサス大学オースティン校とマックス・プランク研究所の科学者たちは、ヨウ化ニッケル（NiI₂）がコンピュータメモリ技術に変革をもたらす可能性があることを発見しました。この物質は強力な電気磁気結合を持っており、電場と磁場の両方で制御できる特性を持っています。

以下が重要なポイントです。

NiI₂は、既知の類似素材の中で最も高い磁気電気結合を持っています。この特性により、磁気メモリのような非常に高速でコンパクトなデバイスの開発が期待されています。研究者たちは、電気や磁気の秩序の変化を測定するために、超短パルスレーザーを用いてNiI₂を試験しました。また、この素材がなぜこれほど効果的であるのかを理解するために、詳細な計算も行いました。

長年にわたり、科学者たちは電場にさらされると磁気特性を変化させることができる材料を探してきました。一方、逆も然りです。NiI₂はそのような特性を非常に強く持っていることが確認されており、新しい技術にとって有望な材料となっています。

研究者たちは、NiI₂に対してフェムト秒単位の非常に短いレーザー・パルスを当て、その電気的および磁気的性質の変化を観察しました。彼らは、この物質が電気と磁気の性質の間に非常に強い結びつきを持っていることを発見しました。その理由は二つあります。第一に、ヨウ素原子上での電子のスピンと軌道運動の間に強い相互作用が存在し、これをスピン軌道相互作用と呼びます。第二に、NiI₂に特有のスピン螺旋という磁気的配置が、この相互作用をさらに強化しています。

テキサス大学のポストドクター研究員であり、この研究の主要な著者であるフランク・ガオ氏は、ごく小さなスケールでこれらの効果を研究することは非常に困難であると述べました。しかし、彼らの成功はマルチフェロイックスの分野における重要な進展を示しています。

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NiI₂のような材料は、さまざまな用途で活用することができます。

• コンパクトでエネルギー効率の高い磁気コンピューターメモリは、現在のメモリ技術よりも高速なデータの保存と取り出しを可能にします。
• 量子コンピューティングプラットフォームにおけるインターコネクト。
• 化学および製薬業界での品質管理と薬品の安全性を確保するための化学センサー。

大学院生であるペン・シンユエ氏も主要な執筆者の一人であり、この発見は特に磁気メモリにおいて、高速かつエネルギー効率の良い磁気電気デバイスの実現につながる可能性があると述べました。

研究チームは、自分たちの成果が同様の特性を持つ他の素材を見つける手助けになると考えています。また、NiI₂における磁気電気相互作用を改善することで、さらなる応用の可能性が広がると信じています。

この研究は複数の組織からの資金提供を受けました。

• ロバート・A・ウェルチ財団
• アメリカ国家科学財団
• アメリカ空軍科学研究局
• 欧州連合のホライズン・ヨーロッパ研究・イノベーションプログラム
• クラスター・オブ・エクセレンス「CUI: 物質の高度イメージング」
• マックス・プランク–ニューヨーク市センター 非平衡量子現象
• シモンズ財団
• 台湾の科学技術部

異なる機関の研究者たち—UT、MPSD、中央研究院、ブレーメン大学、カリフォルニア工科大学—はこのプロジェクトで協力しました。彼らの協力によって、次世代のコンピュータメモリの開発が進展しました。