東大・理研・東北大など、複雑な磁気構造を高精度で効率よく理論予測できる計算手法の開発に成功

発表日:2021年02月18日

理論計算による高効率な磁気構造予測手法の開発に成功

1.発表者

野本 拓也（東京大学 大学院工学系研究科物理工学専攻 助教）

Marie-Therese Huebsch(東京大学 大学院新領域創成科学研究科複雑理工学専攻 博士後期課程 3年/理化学研究所 創発物性科学研究センター 国際プログラム・アソシエイト)

有田 亮太郎（東京大学 大学院工学系研究科物理工学専攻 教授/理化学研究所 創発物性科学研究センター チームリーダー 併任）

鈴木 通人（東北大学 金属材料研究所計算材料学センター 准教授/大阪大学 大学院基礎工学研究科スピントロニクス学術連携研究教育センター招へい准教授)

2.発表のポイント

◆さまざまな磁性体が示す複雑な磁気構造を、高精度で効率よく予測できる計算手法の開発に成功し、既存の磁気構造データベースを用いた詳細なベンチマークを行った。

◆クラスター多極子と呼ばれる、新しい基本構造による磁気構造の生成手法を導入し、現実的なレベルまで計算コストを削減した。磁気構造データベースに基づく網羅的研究としても世界で初めての試みとなる。

◆本研究成果は、機能性反強磁性体の探索や設計に有用である。反強磁性体を用いた磁気デバイス素子等の形で社会還元されることが期待される。

3.発表概要

東京大学大学院新領域創成科学研究科博士後期課程学生のMarie-Therese Huebsch、同大学大学院工学系研究科物理工学専攻助教の野本 拓也（科学技術振興機構さきがけ研究者）、教授の有田亮太郎（理化学研究所チームリーダー）、東北大学金属材料研究所計算材料学センター准教授・大阪大学大学院基礎工学研究科スピントロニクス学術連携研究教育センター招へい准教授の鈴木通人（科学技術振興機構さきがけ研究者）らの研究グループは、さまざまな磁性体[注1]が示す複雑な磁気構造[注1]を、高精度で効率よく理論予測できる計算手法の開発に成功しました。これは、スピン密度汎関数理論[注2]と呼ばれる計算手法と、同研究グループが提案したクラスター多極子理論[注3]に基づいた成果で、既存の手法に比べて約30分の1程度の計算コストで磁気構造を予測することができます。本研究成果は、理論主導に基づく新規磁性体探索に有効で、次世代型磁気デバイス素子の開発に向けた磁性材料設計への貢献が期待されます。本成果は「Physical Review X」に2月16日付で掲載されました。

※以下は添付リリースを参照

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添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach/605368/01_202102181538.pdf