Physical properties of topological spin textures and fundamentals toward its applications

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本年度では、①ナノスケールトポロジカル磁性体の中の単一トポロジカルスピンテクスチャの応力、磁界、熱による振る舞い；②３Dトポロジカル磁性体の中の磁気スキルミオン串の振る舞い；③トポロジカル磁性薄膜の中の磁気スキルミオンクラスターの振る舞いに着目し、ニューラルコンピューティングへの応用、量子ビットの創成に注力した。年度前半に、トポロジカル磁性マイクロ円板を研究室所有のマスクレース露光装置を用いて基板上に作製した。円板の周りにΩ形状のコイルを形成し、コイルに直流、交流電流を加えて、トポロジカル磁性円板の中のトポロジカルスピンテクスチャの振る舞いをカー顕微鏡を用いて観察した。磁気スキルミオンと磁気bimerons間のトランスフォーメーションと呼ばれる現象を世界初めて確認できた。トポロジカルスピンテクスチャ間のトランスフォーメーションは次世代AIに重要とされるリザーバーコンピューティングへの応用を期待できる。成果を学術誌Nano Letters　（IF　11.238）に投稿し、2022年10月19日に掲載された。量子ビットへの応用に狙って、３Dトポロジカル磁性体の中の磁気スキルミオン串のスピンー軌道トルクによる分岐、合流現象とその制御に関する研究を行った。Y、X、O形状の分岐、合流のよる磁気スキルミオン串の多様性を明らかにした。更に、磁気スキルミオントラジスタを狙って、磁気スキルミオン流体の概念を提案した。磁気スキルミオン流体は特殊なエネルギー障壁に非対称的な特性を示す。新規な論理素子への応用に期待できる。本年度では、本研究の関連成果をNano letters, Advanced Materials,　Physical Review B, Applied Physics Lettersなど学術論文誌に論文11本が採択された。