image: Figure 3: (Left) Magnetic stray field patterns in and around the struts of a Ni-Fe gyroid nanostructure imaged by electron holography, which contains both single-gyroid and double-gyroid regions. The outline of the nanostructure is shown in red. (Right) Micromagnetic simulation of the magnetization distribution of the Ni-Fe gyroid nanoparticle, where the color wheel shows the direction of the magnetization. Arrows highlight the average direction for a set of the gyroid struts. view more
Credit: Justin Llandro and David Love and András Kovács
国立大学法人東北大学電気通信研究所のJustin Llandro助教、深見俊輔教授、大野英男教授（現、総長）は、英国、ドイツ、スイスのチームとの共同研究により、３次元でらせん状のナノスケールネットワーク構造を有する『ジャイロイド』を磁性体で形成し、電子線ホログラフィーなどの手法を駆使してその複雑な磁気構造を明らかにしました。
磁性体からなる３次元のナノスケール人工構造体は様々な新奇スピントロニクス物理現象を発現することが予測され、今後の発展が期待される興味深い研究対象です。しかし実際にはそうした物理現象が創発されるような構造を形成するのは容易ではなく、また現象を理解して応用する上では、その磁気的な構造を明らかにすることが不可欠でした。今回研究チームは自己組織化の手法を用いることで、ナノスケールで３次元的にらせん状のネットワーク構造を有した『ジャイロイド』をNiとFeの磁性合金で形成することに成功しました。そして電子線ホログラフィーを用いてその磁気構造を可視化し、磁性ジャイロイドが非常に複雑な磁気構造を有していることを明らかにしました。得られた知見は、音声などの時系列情報の処理を得意とするリザバー計算機などの新概念コンピュータへの有用性を示唆するものであり、今後基礎・応用の両面で様々な展開が期待されます。
本研究成果は2020年4月6日に米国の科学誌「Nano Letters」のオンライン速報版で公開されました。
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Journal
Nano Letters