光の波面を90度可変できる磁性材料「キラル光磁石」を開発

　東京大学と独立行政法人科学技術振興機構は25日、同大学院理学系研究科 科学専攻 大越慎一教授の研究グループにより、光の照射で磁性を変化させられる新材料「キラル光磁石」を世界で初めて開発。また、そこから出射される光の波面を90度切り替えられる光スイッチングの現象を発見したことを発表した。高密度な記憶媒体などへの応用が期待される。

　磁場や熱を用いず、光により直接的に磁性を変化させられる材料に、鏡像関係を持たせたキラル(不斉)構造を付与した「キラル光磁石」を開発。鉄(Fe)イオンとニオブ(Nb)イオンをシアノ基で3次元的に架橋した、オクタシアノニオブ酸鉄(II)ブロモピリジン(Fe2[Nb(CN)8]・(4-BrC5H4N)8・2H2O)というキラル構造を有する物質となる。

　これに光を照射し、その半分の波長の光が物質から出射される第2高調波を調べたところ、光照射前の非磁石状態では、入射面に対して水平な波面の光を出射。そこに青色光(波長473nm)を照射すると光磁石状態になるとともに水平な波面の光を出射し、さらにその状態に対して赤色光(波長785nm)を照射して磁力が弱い状態にすると垂直な波面の光を出射した。従来の磁気光学効果では、波面が回転する場合に楕円率変化も発生していたが、そのまま90度回転している点を特徴としている。

　同大では、キラル光磁石の合成や出射する光の波面を90度切り替えられる現象の発見は、世界初の開発成功例であるとしており、光による磁性切り替えは、非接触で磁気的な変化を変換できるほか高密度記録も可能なことから、次世代の光記録デバイスや光センサー、光通信技術への応用が考えられている。

非磁石状態のキラル光磁石は垂直な波面の光を出射。473nmの青色光を照射すると水平の波面を出射し、以後、785nmの赤色光と青色光により出射する光の波面を90度切り替えられる