MTJを磁気メモリ（MRAM）に応用する際、高いTMR比に加え大きな垂直磁気異方性（PMA）が必要とされる。従来のFe/MgO/Fe(001) MTJではFeのバルクのバンド構造が高いTMR比を与え、FeとOによる界面電子状態がPMAをもたらすことが示されてきた。しかし更なるTMR比、PMAの向上に向けて、新たなMTJを探索することが重要である。我々はfcc構造を持つCoNi、CoPtなどのL11強磁性合金に着目し、これらの合金とMgOからなる新規(111)配向MTJを検討した。第一原理計算に基づく解析の結果、L11強磁性合金からの大きなPMAに加え、界面電子状態の共鳴トンネルに由来する巨大TMR比が得られた（上図参照）。この結果は(111)配向MTJの有用性を示すものであり、新機構による高TMR比の実現という学術的新規性も有している。
またMTJの応用に際しては、室温で高いTMR比を達成する必要がある。しかし多くのMTJでは温度上昇に伴いTMR比が急低下することが知られており、その起源の解明およびこの現象を抑制するための指針の提案が急務とされてきた。我々はFe/MgO/Fe(001) MTJに対する有効理論モデルを構築し、TMR比の温度依存性を解析した。このモデルの特徴は、磁性を担うd電子と電気伝導を担うs電子の間の界面s−d交換相互作用を考慮した点にある（下図参照）。解析の結果、急激なTMR比の減少が再現された。これはすなわち、TMR比の温度依存性を小さくするためには界面s−d交換相互作用が小さいMTJを探索することが重要であることを示している。この研究は長年の課題であったTMR比の温度依存性に対し、新たな物理描像の提案と今後の研究指針を与えるものである。