光で情報を書き換える新しい磁気メモリ材料を開発 ～超高速で省エネな次世代メモリ実現へ前進～
国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構（理事長 小安重夫、以下「QST」）高崎量子技術基盤研究所量子機能創製研究センターの境誠司グループリーダー、兵庫県公立大学法人兵庫県立大学および公益財団法人高輝度光科学研究センター（JASRI）の研究グループは、東京科学大学、NTT 株式会社と共同で、磁気メモリの記録（電子スピンの向き）をレーザー光パルス照射のみで書き換え可能な実用的材料の開発に世界で初めて成功しました。
本成果は、電流を用いる従来方法に比べて約1,000 倍高速かつ省エネルギーな次世代磁気メモリ実現に道を拓くものです。
AI やデジタルサービスの急速な普及により情報処理量は爆発的に増えており、より高速で消費電力の少ないメモリ技術の研究開発が強く求められています。車載マイコンやエッジデバイスなどの産業機器で利用が拡大しつつある従来型磁気メモリは、電流によって制御されるため、書き込み動作速度の向上に限界があることに加え、発熱に起因する消費電力の増大が課題となってきました。
本研究では、磁性体の一種である「フェリ磁性体」において近年発見された、電流ではなく光によって電子スピンの向きが反転される現象に着目し、これを応用した「光駆動型磁気メモリ」の実現を目指しました。一方、従来型磁気メモリに用 いられている優れた磁性材料であるコバルト・鉄・ホウ素（CoFeB）では、そのままではこの現象が起きません。
そこで研究グループは、CoFeB を他材料と三層に積層した「人工フェリ磁性体」を新たに設計・成膜し、3GeV 高輝度放射光施設NanoTerasu（BL13U）を用いて原子レベルで構造を最適化しました。その結果、レーザー光照射により、再現性の高いスピン反転を確実に起こすことが可能であることを実証しました。
本材料により磁気メモリの高速・省エネルギー化が実現されることで、AI やデータセンターにおける電力消費の課題解決に貢献するとともに、光通信と電子回路をつなぐ次世代高速情報基盤を支える中核技術としての展開が期待されます。
本成果は、日本学術振興会「科学研究費助成事業」(24K01335、25K01659、25K01493、25H01251)、防衛装備庁・安全保障技術研究推進制度(JPJ004596)、JASRI・NanoTerasu 利用研究課題(2025A9011、2025A9018、2025B9007, 2025B9020)などの助成を一部受けて実施されたもので、2026 年6 月8 日（米国太平洋時間）に国際学術誌【Applied PhysicsLetters】に注目論文(Editor's Pick)として掲載されます。
研究詳細
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