原子1層の磁石は可能か。この問いに答えるため、韓国の研究陣が長年にわたり切り開いてきた二次元磁性の研究が、世界の物理学界で主要分野として定着した。
パク・ジェグンソウル大学物理天文学部教授の研究陣は、二次元磁性バンデルワールス物質の研究成果と今後の課題を整理した論文を、物理学分野の国際学術誌「レビューズ・オブ・モダン・フィジックス（Reviews of Modern Physics）」に22日掲載したと明らかにした。
レビューズ・オブ・モダン・フィジックスは米国物理学会が発行する学術誌で、物理学の主要分野における重要な成果と研究動向を整理する論文が主に掲載される。世界的な物理学者とされる故イ・フィソ博士もこの学術誌に論文を発表し、国際学界に名を知らしめた経緯がある。
パク教授の研究陣が扱ってきた二次元磁性は、原子1層のように極めて薄い物質でも磁石の性質が維持されるのかを問う分野である。日常で目にする磁石の大半は、原子が多層に積み重なった三次元構造のため、磁性が比較的安定的に保たれる。これに対し、原子1層レベルの二次元物質でもこの性質が成り立つのかは、70年余りにわたり物理学界の長年の課題として残っていた。
研究陣は15年にわたりこの分野を継続的に研究してきた。2016年には世界で初めて鉄とリン、硫黄から成る三硫化リン鉄の物質で二次元磁性を実現し、この分野の研究の端緒を開いた。
今回の論文は、これまで蓄積された研究をひとまとめにした一種の指針である。二次元磁性の基本物理、新たに観測された量子現象、未解決の問題、今後の研究方向まで体系的に扱う。論文の分量は88ページに達し、単行本として出版すれば250ページを超える水準である。
パク教授は20日のブリーフィングで「2010年に韓国が切り開いた研究が、昨年時点で年間1000本以上の論文が発表される分野へと成長し、米国や欧州、中国など主要研究機関が競う中核分野になった」と述べ、「韓国基礎科学が世界のルールを設計するファーストムーバーへと跳躍したことを意味する」と説明した。
研究陣は今回の論文を通じ、産業的可能性も併せて点検した。二次元磁性体で現れるスピン基盤の現象を精密に制御できれば、次世代スピントロニクス（電子の磁気的性質を利用する電子工学技術）や量子素子といった技術の基盤につながり得るとの見方である。極めて薄い物質で磁気的性質を精緻に扱えるなら、現在とは異なる方式で情報を記憶または処理する新たな素子技術へ発展する可能性があるという意味だ。
ただしパク教授は「実験室レベルで新しい概念の素子作動可能性は確認したが、これが実際の産業現場の製品へとつながるまでには依然として大きな隔たりがある」とし、「今回の成果は直ちに製品化へ結びつくというより、次世代スピントロニクスや量子素子のための基盤研究とみなすのが適切だ」と明らかにした。
一方でパク教授は、今回の成果を機に韓国科学界の研究支援の在り方も変わるべきだと強調した。パク教授は「論文がどのジャーナルに掲載されたか、引用数がどれだけかだけを見るのではなく、研究者がどの新しい分野を最初に切り開いたのかをより重視して評価すべきだ」と述べ、「とりわけ失敗可能性が大きくとも新しいテーマに飛び込む若手研究者が持ちこたえられるよう、国家の支援システムと科学エコシステムが『完璧な盾』になるべきだ」と付け加えた。
参考資料
Reviews of Modern Physics(2026), DOI: https://doi.org/10.1103/2pff-xy6n