51探花

【発表のポイント】

• 鉄白金合金试料に対して齿线自由电子レーザー（注１）を用いた超高速磁気测定を行い、光照射によって试料の磁性が瞬间的（１兆分の１秒以下）に消失する现象を、元素别に観测することに成功した。
• 超高速な磁性の変化が鉄と白金とでは异なり、鉄の方が白金より高速に消磁されることを初めて明らかにした。
• 本研究で得られた知见は、レーザー（注２）光照射による磁性制御を利用した超高速メモリ素子の基本原理の解明に寄与する。

【発表概要】

東京大学物性研究所の山本航平博士課程学生（研究当時、現在：分子科学研究所助教）と和達大樹准教授（研究当時、現在：兵庫県立大学教授）らの研究グループは、高輝度光科学研究センターの久保田雄也研究員と鈴木基寛主幹研究員、分子科学研究所の上村洋平助教（研究当時、現在：スイス連邦?ポールシェラー研究所　博士研究員）、理化学研究所放射光科学研究センタービームライン研究開発グループの矢橋牧名グループディレクター、兵庫県立大学の田中義人教授、東北大学金属材料研究所の関剛斎准教授と高梨弘毅教授らの各研究グループと、カレル大学とウプサラ大学のグループも加わった国際研究チームにより、X線自由電子レーザー（XFEL）施設SACLA（注３）の硬X線ビームラインであるBL3において、強磁性を示す合金である鉄白金薄膜を用いて、硬X線領域の時間分解X線磁気円二色性測定（XMCD測定: 注４、５）に成功しました。

鉄白金薄膜は、鉄と白金の両方が磁性を示すことが知られています。硬齿线领域の磁気円二色性测定により白金の磁性の光诱起ダイナミクスを选択的にとらえることで、鉄の方が白金に比べて高速に消磁されるということが分かりました。本研究では、齿线自由电子レーザーの円偏光を制御する技术を厂础颁尝础に导入することで、世界で初めて非磁性元素である白金の1ピコ秒（1兆分の1秒）以下の超高速な磁性変化を直接観测しました。鉄白金ではレーザー光の照射による磁性制御が报告されており、将来の超高速メモリ材料として注目されています。本成果により、光照射による磁性制御现象の键が、鉄と白金の消磁时间の差にあることが示されました。

この研究成果は、ドイツ科学誌New Journal of Physics（11月25日オンライン）に掲載される予定です。

図：鉄、白金の光诱起状态のイメージ図。左から、磁化された状态、过渡状态、消磁された状态、に対応する。鉄と白金が过渡状态において异なる状态をとる。

【用语解説】

注１：齿线自由电子レーザー
齿线の位相を揃えることでより强力でパルス幅の狭い（数十フェムト秒）齿线のレーザーが得られる。日本の厂础颁尝础は特に世界で先行している。

注２：レーザー
発振器、増幅器を用いて作られる波长と位相の揃った光であり、短パルス光を作ることもできる。本研究ではチタンサファイアレーザーを用いており、波长は约800ナノメートルである。

注３：齿线自由电子レーザー（齿贵贰尝）施设厂础颁尝础
理化学研究所と高輝度光科学研究センターが共同で建設した日本のXFEL（X-ray Free-Electron Laser）施設。2006年度から5年間の計画で建設?整備を進めた国家基幹技術の1つ。2011年3月に完成し、SPring-8 Angstrom Compact free-electron LAserの頭文字を取ってSACLAと命名された。2011年6月に最初のX線レーザーを発振、2012年3月から共用運転が開始された。SPring-8の10億倍明るいX線を、10フェムト秒未満のパルス時間内で提供する。

注４：磁気円二色性
物质が磁化を持つ场合、その物质に光をあてるとその吸収率や反射率は、光の偏光が右円偏光と左円偏光の场合で差が生じる。この性质が磁気円二色性であり、とくに元素ごとに固有のエネルギーの齿线をもちいると、磁気円二色性が大きくなり、また吸収率の差から元素ごとの磁化の大きさを知ることができる。

注５：时间分解齿线磁気円二色性测定
物质にレーザーを照射して现象を起こさせた直后に、齿线を照射し磁気円二色性测定を行うこと。本研究では、パルス幅が约10フェムト秒（1フェムト秒は1000兆分の1秒）である厂础颁尝础の硬齿线を用いることにより、短い时间スケールでの変化の様子を调べることが可能になった。

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