「悪魔の阶段」现る 放射光の高强度软齿线が映し出した异常なスピン配列
悪魔の阶段とそれを生み出す磁気构造
外から加える磁场が変化するとそれに伴ってコバルト酸化物の磁気构造（縦轴の磁化）が変化している様子を示しています。この段阶的な変化を生み出す磁気构造を决定することができました。赤矢印と青矢印は、それぞれスピンの配列方向を示しています。
© 2015 和達大樹
东京大学物性研究所の和达大树准教授らの研究グループは、エネルギーの低い齿线（软齿线）を用いてコバルト酸化物における新しい磁気构造「悪魔の阶段」状态を解明しました。目に见えないほど小さい単结晶の磁気构造の详细を软齿线によって决定した画期的な成果です。
最近の放射光施设における软齿线を用いて物质の构造を明らかにしようとする共鸣软齿线回折测定のめざましい进歩は、薄膜やナノ构造などを含む极小试料における磁気构造（スピンの配列）の决定が可能となるなど、物质科学だけでなく、次世代のデバイスとして期待されているスピントロニクスへの応用が期待されています。中でもスピントロニクスの材料として知られているコバルト酸化物は、これまでその磁気构造が完全には理解されていませんでした。
本研究グループは京都大学やドイツのグループと共同でコバルト酸化物に対し、ドイツの放射光施設BESSY IIにおいて共鸣软齿线回折実験を行い、コバルト酸化物のスピン配列の周期として理論的に考え得る全ての状態が存在し、それらが磁場をかけることにより変化する様子を明らかにしました。加えた磁場とともに何段にも変化する磁気構造の様子は「悪魔の阶段」と呼ばれており、コバルトを含む鉄やマンガンなどの物質のスピンの配列では初めての発見となります。
今后、高强度な软齿线による回折実験をさらに进めることで、この「悪魔の阶段」状态の他の物质における発见や、より空间分解能を上げた「悪魔の阶段」状态のミクロな観测などにより、新しいタイプのスピントロニクス材料の开発につながることが期待できます。
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论文情报
, "Observation of a Devil's Staircase in the Novel Spin-Valve System SrCo6O11", Physical Review Letters 114 (236403-1-5): 2015/06/11 (Japan time), doi:10.1103/PhysRevLett.114.236403.
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