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Reji Obata (2023年度理工学研究科理工学专业机能物质创成课程博士前期课程结业，当时隶属于春山纯志教授研究室)的研究结果于2025年1月5日 (星期日)在德国学术期刊“先进材料”上发表，其影响因子 (IF) *1约为30。

研究概要

当通过用苏格兰胶带机械剥离体晶形成具有几层原子厚度的新型原子层磁性体“贵别3骋别罢别2”*2并在旋转时直接堆迭两个碎片时，根据旋转角度我们发现电子自旋*3在碎片之间相互作用的磁隧道结*4电阻特性以伪方式出现。可以认为，由于碎片之间的晶格不一致而导致的范德瓦特间隙在隧道势垒层的作用下出现，而不是故意形成隧道连接。这为未来仅通过直接旋转堆迭原子层磁性材料创建下一代磁性存储元件等开辟了道路。

本研究是东京大学先进技术研究与开发中心（CAT）的合作项目，参与机构包括：斋藤英二实验室（工学部应用物理系）、丸山茂雄实验室（工学部机械工程系）、平川和彦实验室（Aoyama Gakuin University科学技术研究所）、末永智和实验室（大阪大学产业科学研究所）、国立材料科学研究所（NIMS）和叶夫根尼·钦巴尔实验室（美国内布拉斯加大学物理系）。

来自Reji Obata的评论

这次，我去年在博士前期课程时研究的研究成果被刊登在具有高影响因子的学术杂志上，真的很高兴。这是一项非常困难和艰苦的研究，但有耐心努力的价值。

这项研究是用一个原子到几个原子的薄片 (原子层碎片)，用透明胶带从原始晶体上剥离，这种方法以前是用一个碳原子制造薄片“石墨烯”而开发的。目前，所有原子层碎片，如金属，半导体，磁性材料，超导体等都是通过这种方法创造的，并且从基础物理性质和元件应用方面进行了激烈的研究竞争，但近年来，多个原子层碎片被盖章已经开发出一种仅通过范德华力 (原子之间自然起作用的吸引力) 将它们堆叠在一起以推动它们的方法，这已成为一个很大的膨胀。特别是当两个原子层碎片仅旋转一次并堆叠时，发现其物理性质发生巨大变化的“魔法角”，并且在过去的4或5年中席卷了世界。于是，我制作了新奇

原子层磁性体Fe3GeTe2 (FGT)，将其改变2个较大的角度，直接旋转层叠 (图1) 。然后，世界上第一次发现，根据旋转角度，自然地创造了称为磁隧道结的结构 (图2) 。通常，除非在两个磁性材料之间插入隧道膜，否则不会发生这种结构和性质，但在我的情况下，我对非常奇怪的结果感到惊讶，因为我直接堆叠而没有插入任何东西。与大阪大学等合作详细研究了该结构。结果发现，碎片之间的几个原子间隙 (范德华间隙) 起到了这种隧道膜的作用，并且由于旋转角度而在碎片之间发生的晶格不一致。很明显，通过改变这种间隙，会发生这种现象。由于该FGT具有相当复杂的晶体结构

，因此将其减小到数个原子的厚度的工作极其困难，而且在控制旋转角度的同时将其层迭2个已经是手工艺的领域。此外，由于该碎片易于氧化，因此在短时间内完成后，必须从其上覆盖称为原子层氮化硼的绝缘体以防止氧化。我每天从早到晚都在一个特殊的层压显微镜前沉浸在这项工作中，我记得当我终于得到一个具有良好特性的样品时，我真的很高兴流泪。这样辛苦的成果被刊登在世界着名的学术杂志上

，辛苦得到了回报。在这项研究中，我能够在完成时获得大学研究生院的推荐奖。衷心感谢照顾我的各位。

指导教师的评论 (Junji Haruyama教授)

我非常高兴去年从我们实验室硕士项目毕业的小畑女士的研究成果发表在世界知名的学术期刊《先进材料》（Advanced Materials）上，该期刊的影响因子（IF）约为30。对于Aoyama Gakuin University的硕士研究生来说，研究成果能够发表在通常刊登博士后研究人员作品的期刊上，实属难得，我认为这真的非常棒，值得骄傲。

事实上，小畑女士从本科到硕士的三年间发表了三篇论文，其中两篇发表在《先进材料》（Advanced Materials）期刊上，这是一项卓越的成就。这篇论文尤其体现了她精湛的技术：她用透明胶带从厚厚的层状晶体上剥离出由几个原子构成的、具有复杂晶体结构的新型磁性材料的薄片，然后将两片薄片以不同的角度堆叠起来，同时控制它们在平面内旋转。这是一项令人惊叹的成果，离不开她付出的巨大努力。

此外，小畑女士早在正式加入我们实验室之前，也就是大叁春假期间，就已经开始进行实验，并往返于我们的合作研究伙伴东京大学。在本科和硕士学习期间，她孜孜不倦地钻研科研，每天从早到晚辛勤工作，取得了令人瞩目的成果。她的奉献精神令我由衷敬佩。她是一位优秀的学生，默默无闻、勤奋努力，这种幕后付出在当今社会实属难得。如今她已成为一名专业人士，得知论文发表的消息后非常高兴。我衷心希望这能激励她在未来取得更大的成就。

注释

*1影响因子 (IF) :表示Journal Citation Reports (JCR) 每年提供的自然科学、社会科学领域等学术杂志 (期刊) 影响度的指标之一。它显示了在期刊上发表的论文被其他杂志引用的程度。一般期刊的IF约为3或更少。

*2新型原子层磁性体“贵别3骋别罢别2”:近年来得到积极研究，陆续发现了与电子自旋相关的新现象的磁性体材料。例如，存在“表达磁化的温度接近室温的高温”，“期望极高的隧道磁阻比”，“在高温下存在自旋涡旋集团斯基米子”等。

*3自旋:在构成物质的原子中，电子在绕原子核旋转的同时自身像地球一样自转，这种自转称为自旋。例如，铁磁体具有通过所有有效电子的自旋在相同方向上表现磁化而成为磁铁的特征。作为该电子自旋控制的一种方法，存在来自外部的磁场施加。

*4磁隧道结:层叠2个磁性体时，中间夹有可使电子透过 (隧道) 的薄隧道膜的结构。在同一方向自转的电子自旋之间容易透过这两个碎片，在相反方向自转的自旋很难反弹透过。因此，当施加的磁场在+-之间扫描并反转时，两个碎片中的电子自旋方向在反转点零磁场附近反向，从而在碎片之间的电子自旋流动中产生高磁阻。该磁阻的最大和最小比率在应用中非常重要，比率越大，应用于磁存储元件等越有利。