SLAC National Accelerator Laboratoryが率いる国際研究チームが、第三の磁性であるアルターマグネティズムの存在を裏付ける説得力のある実験的証拠を提示した。この研究は2026月29日発行のScience誌に掲載された。
ほぼ90年間にわたり、物理学者たちは自発磁性は強磁性と反強磁性の二つのクラスにしか分かれないと考えてきた。強磁性体では電子のスピンが一方向に揃い、顕著な磁場を生み出す。反強磁性体では隣接するスピンが逆向きを向いて互いに打ち消し合う。
アルターマグネットは両方の特徴を併せ持つ。反強磁性体のようなゼロ磁化を示しながら、強磁性体に特有のスピン偏極電流を生成できるのだ。その違いの鍵は、逆向きに配向したスピンの周りでの結晶格子の回転にあり、これが対称性を破る。
科学者たちは、数十年にわたり通常の反強磁性体と見なされてきたテルル化マンガン（MnTe）に注目した。欧州シンクロトロンESRFにおける円偏光二色性を伴う共鳴非弾性X線散乱を用いて、彼らは明確なキラル信号を検出した。
この信号は古典的な反強磁性体では現れ得ないものだ。実験は2024年に初めて行われ、2025年の初めに再現された結果、両者は一致した。
「近年、科学者たちは強磁性と反強磁性という二分法に収まらない現象を観測してきました」と、SLACおよびスタンフォード材料・エネルギー研究所の筆頭著者ダニエル・ヨストは指摘する。「私たちの結果は、第三の相であるアルターマグネティズムが実在するという確固たる実験的裏付けを与えるものです」。
2022年に初めて理論的に提唱されたこの発見は、スピントロニクス向けの新素材への道を開く。アルターマグネットは外部磁場に対して安定でありながら、強磁性体に固有の損失なしにスピン流を制御できる。
この研究は欧州シンクロトロン、スタンフォード大学およびその他の研究機関との協力のもとで行われた。それは磁気現象の独立した一分野としてのアルターマグネティズムの地位を強固にするものだ。
アルターマグネティズムの発見は、二つの古典的磁性の最良の特性を兼ね備え、その主な欠点を取り除くものであることから、現代凝縮系物理学の「聖杯」としばしば呼ばれる。
ごく簡単に言えば、アルターマグネティズムとは「見えない磁石」だ。ハードディスク内の通常の磁石のように超高速で動作しながら、 周囲に磁場を生み出さず ほとんど発熱しない。
普通の人が今後5～10年のうちに実際に実感できるのは、こうした点だ。
- 発熱せず、電池切れも起こさないスマートフォンやノートパソコン新しいメモリは電源を完全に切ってもデータを保持し（USBメモリのように）、しかもRAM並みの桁違いの速度で動作する。その結果: スマートフォンは一瞬で起動し、決して「フリーズ」せず、バッテリー持ちは2～3倍になる。
- 強力なAIがあなたのポケットの中に現代のニューラルネットワークはプロセッサに大きな負荷をかけ、バッテリーを消耗させる。アルターマグネットを用いたチップは、ほとんど熱を発生させずにデータを処理する。結果： スマートアシスタント、翻訳機、ゲームは、データをクラウドに送らず、デバイスを過熱させることもなく、瞬時にローカルで動作するようになる。
- 信頼性の高い電気自動車とドローン通常の電子機器は、強力なモーターや送電線の近くでは磁気干渉によって「不具合」を起こすことがある。アルターマグネットのセンサーはこれに影響されない。結果： 自動運転システムやドローンの制御システムは、はるかに安全で正確になる。
- 医療とウェアラブルガジェットスマートウォッチのセンサーや医療用スキャナー（MRIなど）は、外部の磁場によって測定値が乱されることがなくなるため、より小型で安価、かつ高精度になる。
簡潔に言えば、これは現代のエレクトロニクスが抱える主な悩みである過熱、動作の遅さ、バッテリーの急速な消耗を取り除く技術だ。店頭に並ぶまでにはまだ数年かかるが、その土台はまさに今築かれている。
