公益財団法人仁科記念財団は11月5日、2026年度（第72回）仁科記念賞を東京大学大学院理学系研究科の中辻知（さとる）教授に贈ると発表した。業績は「反強磁性体における巨大異常ホール応答の実験的発見」。全体としては磁石の性質をほとんど示さない「反強磁性体」で、鉄のような磁性金属と同じくらい大きな電圧が室温で生じることを初めて実験で示し、磁気メモリーなどに使うスピントロニクスの新しい原理につなげたと評価した。同賞は物理学で優れた業績をあげた比較的若い研究者を表彰する賞で、今年度の授賞は中辻氏の1件1人となった。
磁化は強磁性体の約1000分の1、電圧は強磁性金属並み
異常ホール効果は、磁性体に電流を流したとき、外から磁場をかけなくても電流と直角の方向に電圧が生じる現象だ。鉄などの強磁性体では古くから知られ、その大きさは物質全体の磁化（磁石としての強さ）とおおむね比例すると経験的に考えられてきた。
反強磁性体は、原子ひとつひとつが持つ小さな磁石（スピン）が互いに打ち消し合うように並び、物質全体ではほとんど磁化を持たない。財団の資料によると、このため反強磁性体で強磁性体に匹敵する大きな異常ホール効果が現れることは、一般には期待されていなかった。
中辻氏らは2015年、マンガンとスズの化合物Mn₃Snで、この見方を覆す結果を示した。Mn₃Snは「カゴメ格子」と呼ばれる網目状の構造を持つ反強磁性体で、マンガン原子の磁気モーメントが互いに約120度の角度をなして並ぶ。正味の磁化はマンガン1原子当たり約0.002ボーア磁子で、通常の強磁性体の約1000分の1にすぎない。それでも室温で、多くの強磁性金属と同じくらいの約20Ω⁻¹cm⁻¹という異常ホール伝導度を示した。
数百エルステッドの弱い磁場で磁気の並び方の向き（ドメイン）をそろえると、ホール信号の正負を反転でき、磁場をゼロに戻しても大きな信号が残ることも確かめた。成果は2015年、英科学誌ネイチャーに掲載された。
理論の予言を実在の物質で確かめる
磁化の小さい物質で、なぜ大きな電圧が出るのか。財団の資料は、量子力学では結晶中の電子の波の幾何学的な性質を表す「ベリー曲率」が、電場を受けた電子を横向きに動かすと説明する。外から磁場をかけたときに電子が受けるローレンツ力とは別の効果で、物質の磁化が小さくても、磁気の並び方の対称性が許せば大きな異常ホール効果が現れ得る。
この考え方には理論の蓄積があった。財団の資料によると、進藤・永長の両氏が2001年に、反強磁性の秩序からベリー曲率が生じて異常ホール効果を生み得ることを理論で示した。2014年には海外の二つのグループが、Mn₃IrとMn₃Snで大きな異常ホール効果が出ると予言した。ただ、そうした物質で室温で観測された例はなかった。財団は中辻氏の業績を、理論の予言を実在の物質で明瞭に実証したものと位置付けた。
中辻氏らはその後、Mn₃Snに「磁性ワイル状態」と呼ばれる特殊な電子状態があることを支持する実験的証拠を示した。物質に温度差をつけると、その方向と直角に電圧が生じる「異常ネルンスト効果」も室温で大きく現れることを見つけた。値は室温で約0.35μV/K、200K（約マイナス73度）で約0.6μV/Kで、代表的な強磁性金属に匹敵する。いずれも2017年に論文として発表された。
財団は一連の研究で、異常な電気・熱の応答は磁化の大きさだけでは説明できず、磁気の並び方の対称性と電子の波の性質が重要な役割を果たすという理解が大きく進んだとしている。
磁化に頼らない「読み出し」で素子へ
スピントロニクスは、電子の電荷に加えてスピンの向きを情報として使う技術で、磁気メモリーなどに応用されている。財団の資料によると、従来は強磁性体の磁化を情報の担い手としてきたが、素子を高密度にすると漏れ出る磁場で隣の素子と干渉することや、さらに高速にする上での課題がある。
反強磁性体は漏れ磁場が小さく、磁気の動きも速いため、高密度・高速の素子の候補として早くから注目されてきた。一方、磁化がほとんどないことは、その磁気の状態を電気的に読み出しにくいという根本的な問題でもあった。
Mn₃Snの巨大な異常ホール効果は、この問題に新しい読み出しの原理を示した。磁化ではなく「磁気八極子」と呼ばれる磁気の並び全体の向きを、大きなホール信号として読み取れるためだ。
中辻氏らは、Mn₃Snの薄膜と重金属を組み合わせ、電流から生じる「スピン軌道トルク」で磁気八極子の向きを電気的に反転できることを示した（2020年、ネイチャー）。2022年には電流で完全に可逆的に反転させ、異常ホール効果で読み出すことに成功した。2026年には、Mn₃Snとタンタルを重ねた素子で、40ピコ秒（1ピコ秒は1兆分の1秒）幅の電気パルスによる磁気の切り替えが米科学誌サイエンスで報告された。
1955年創設、受賞者から6人がノーベル賞
仁科記念賞は、仁科芳雄博士の功績を記念して1955年に創設された。財団によると、当初は原子物理学とその応用で優れた業績をあげた比較的若い研究者を表彰する賞で、現在は基礎物理学とその応用に関する研究を対象とする。毎年3件以内の業績を選び、賞状と賞牌、1件当たり60万円の副賞を贈る。
財団がまとめた一覧によると、歴代の受賞者のうち6人が、のちにノーベル物理学賞を受けた。
| 仁科記念賞 | 受賞者 | ノーベル物理学賞 |
|---|---|---|
| 1959年度 | 江崎玲於奈氏 | 1973年 |
| 1979年度 | 小林誠氏 | 2008年 |
| 1979年度 | 益川敏英氏 | 2008年 |
| 1987年度 | 小柴昌俊氏 | 2002年 |
| 1996年度 | 中村修二氏 | 2014年 |
| 1999年度 | 梶田隆章氏 | 2015年 |
磁性やスピンの研究も、この賞で繰り返し取り上げられてきた。財団の受賞者一覧には、2005年度の永長直人氏「異常ホール効果の理論的研究」、2022年度の齊藤英治氏「スピン流物理学の開拓」、2024年度の村上修一氏「スピンホール効果とトポロジカル物質の理論」が並ぶ。
2025年度（第71回）は、国立天文台水沢VLBI観測所の本間希樹教授の「超長基線電波干渉計に基づく超大質量ブラックホール・シャドウ撮像への貢献」と、学習院大学の田崎晴明教授と東京大学物性研究所の押川正毅教授の「量子スピン系の数理的研究」の2件3人だった。2024年度（第70回）は、下浦享・東京大学名誉教授の「4中性子状態の実験的研究」など3件で、今年度は1件に絞られた。
昨年度の授賞式は、仁科博士の誕生日の前日にあたる12月5日に東京ガーデンパレスで開かれた。今年度の授賞式の日程は、11月5日の発表資料には書かれていない。
財団は、2026年度（第72回）の定例仁科記念講演会を12月7日午後2時半から5時まで、東京大学本郷キャンパスの小柴ホールで開く。題は「平衡から遠く離れた物理学へ」で、YouTubeでも配信する。