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新たな物理現象、逆磁気キャパシタンス(iTMC)効果を発見-磁石の向きにより電気の溜まり方を自在にコントロール-

研究成果のポイント

  • 新たな現象「逆磁気キャパシタンス(iTMC)効果」を世界で初めて発見。
  • 量子力学を取り入れた電荷蓄積理論によりiTMC効果のメカニズムを解明。
  • 新しいタイプの高感度磁気センサーや磁気メモリーに道を拓く。
  • 学内共同研究、附置研究所間アライアンス共同研究、日米国際共同研究が実を結んだ成果。

研究成果の概要

 北海道大学電子科学研究所(所長 中垣俊之教授)附属グリーンナノテクノロジー研究センターの海住英生准教授、西井準治教授、同大学院工学研究院の長浜太郎准教授、 島田敏宏教授らは、東北大学多元物質科学研究所の北上修教授、 ブラウン大学物理学科の萧鋼教授と共同で、新現象である「逆磁気キャパシタンス(iTMC)効果」を発見しました。これまで、磁場によりキャパシタンス(電気容量;電気が溜まる量)が順方向に変化する現象(TMC効果)はよく知られていましたが、 逆方向に変化する現象は知られていませんでした。今回、地球上にありふれた元素の一つである鉄とその酸化物(さびた鉄)を組み合わせることで、キャパシタンスが逆方向に変化する新現象「iTMC効果」を発見しました。この成果は、 新たな電気容量検出型の高感度磁気センサー・磁気メモリー誕生への道を切り拓くものです。

 本研究は、科学研究費補助金基盤研究(B)、「人・環境と物質をつなぐイノベーション創出ダイナミック・アライアンス」、「スピントロニクス学術研究基盤と連携ネットワーク拠点整備事業共同研究プロジェクト」、 及びブラウン大学 National Science Foundationなどの支援を受けて実施されました。

図 iTMC効果の概念図
左図では、磁石のS極を近づけることで磁化を平行にしており、電荷の溜まる量が少なくなっている。右図では、N極を近づけることで磁化を反平行にしており、電荷の溜まる量が多くなっている。これは、今まで知られていたTMC効果とは全く正反対の現象。

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問い合わせ先

東北大学多元物質科学研究所
教授 北上 修(きたかみ おさむ)
TEL:022-217-5357
FAX:022-217-5356
E-mail:kitakami*tagen.tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

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