東京工業大学 元素戦略研究センター

東京工業大学 元素戦略研究センターのWu Jiazhen（鄔 家臻）特任助教と細野秀雄栄誉教授らは磁性元素Mn²⁺を含むMnBi₂Te₄層と非磁性のBi₂Te₃層がファンデルワールス力で結合したヘテロ構造(MnBi₂Te₄) (Bi₂Te₃)_n（nは整数）をもつ物質を発見し、その単結晶合成に成功したことを昨年11月に米科学誌Science Advancesに発表している。

本研究ではその単結晶を用いて、非磁性層の厚さ(n)を調節することで、(MnBi₂Te₄)(Bi₂Te₃)_nにおける磁性制御を行った。磁気的特性は交流磁化率を測定し、磁気モーメント緩和挙動を通して評価した。n=2,3の場合、外部磁場に対する明確な磁化率の緩和が観測された。これは層間距離が短いn=0,1の時には見られない現象であり、非磁性層を増やすことで層間のスピンカップリングを減らし、今まで得ることができなかったバルクの2次元磁石が実現したことが示唆される結果である。本物質は、エピタキシャル成長による薄膜を必要とせず、簡便なフラックス法により単結晶が合成できるので、トポロジカル物性と2次元磁石を研究するためのプラットホームになるものと期待できる。

本成果は独の科学誌Advanced Materialsの速報として4月24日にオンライン公開された。

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