熊本大学の水牧仁一朗教授らの研究グループは、大阪公立大学などとの共同研究によりルチル化合物ＲｕＯ₂の反強磁性状態を詳細に調べた。共線方向の反強磁性状態においてＸ線円磁気二色性応答（ＸＭＣＤ）が観測できることを始めて理論的に予言することに成功した。

本研究では [１００]方向に反強磁性秩序が発現したルチル構造物質（RuO2）を対象として、電子状態解析とＸ線円磁気二色性応答(ＸＭＣＤ)のシミュレーションを行った。ＸＭＣＤ は物質内の電子のスピンと軌道運動を同定する強力な手法であり、ＸＭＣＤの解析によって多くの強磁性体やフェリ磁性体の電子状態が解明されている。

研究対象としたＲｕＯ₂ では共線方向(スピンが互いに平行)に反強磁性の秩序化が起こっており、共線型の反強磁性体におけるＸＭＣＤを初めて理論予測することに成功している。

反強磁性体のＸＭＣＤでは電子の異方的磁気双極子の挙動が重要となり、異方的磁気双極子が揃っている方向にＸ線を入射するとＸＭＣＤが現れる。電子状態解析からルチル構造の[100]方向に反強磁性が誘起した場合では、[０１０]方向に異方的磁気双極子が残留することを明らかになった。

ＲｕＯ₂の（ＸＭＣＤ）のシミュレーション結果で、[１００]方向からＸ線を入射した場合は XMCD がないのに対して、[０１０]方向からＸ線を入射した場合はＸＭＣＤが現れる。つまり、ＲｕＯ₂のＸＭＣＤは異方的磁気双極子に由来しており、反強磁性体中に誘起した異方的磁気双極子の強磁性成分が存在することの証拠となる。

研究グループは「本成果は特異な空間・時間対称性を持つ物質の研究開発を促進し、イノベーションに繋がる物質の創出に貢献すると考えられる」としている。