【本学研究者情報】

〇高度教養教育・学生支援機構（兼：大学院理学研究科物理学専攻） 准教授　冨田知志
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【発表のポイント】

• 第6世代移動通信システム（6G通信）^（注1）に不可欠な、高周波のミリ波やテラヘルツ光を生み出す光源の新原理を提案しました。
• 新たな光源には磁石を用いた人工構造物質（磁性メタマテリアル^（注2））を用います。
• 本研究は時間変調磁性メタマテリアルの開発、さらには6G通信用の新光源の実現につながると期待されます。

【概要】

現在の第5世代を超える超高速・大容量のデータ通信を実現する6G通信には、高周波のミリ波やテラヘルツ光を生み出す新しい光源が必要です。新たな光源から放たれるミリ波やテラヘルツ光は、大容量のデータを乗せて高速に運ぶ役割を担います。超低消費電力化と低コスト化のためには、このような光源を小型化して室温動作させることが極めて重要です。

東北大学　高度教養教育・学生支援機構の児玉俊之特任助教、多元物質科学研究所の菊池伸明准教授、岡本聡教授、大学院理学研究科の大野誠吾助教、高度教養教育・学生支援機構の冨田知志准教授（大学院理学研究科兼務）は、スピン注入と呼ばれるスピントロニクス^（注3）の手法を組み合わせることで、マイクロ波に対する磁性メタマテリアルの応答を大きく変化させることに成功し、磁石を組み込んだメタマテリアルによる新光源の原理を提案しました。

この手法を発展させると、マイクロ波に対するメタマテリアルの応答を時間的に変化させる時間変調磁性メタマテリアルが実現できると考えられます。時間変調磁性メタマテリアルを用いれば、マイクロ波をミリ波に、ミリ波をテラヘルツ光に周波数変換することが可能になります。これは室温で動作する6G通信用の新たな周波数可変の小型光源の実現につながります。

本成果は、4月26日、米国物理学会の専門誌Physical Review Appliedに掲載されました。

【用語解説】

注1. 第6 世代移動通信システム（6G通信）：現行の携帯電話で使われている5Gに続く無線通信システム。2030年代の商用化が見込まれている。通信速度は5Gの10倍以上の毎秒100ギガビット級（ギガは10億）が想定されている。ドローンやロボットの無遅延リアルタイム遠隔操作、サイバー・フィジカル融合の高度化が可能になる。5Gが周波数3〜30ギガヘルツのマイクロ波を使うのに対し、6Gは数十～数百ギガヘルツのミリ波や数百ギガ～数テラヘルツ（テラは１兆）のテラヘルツ光を用いる。

注2. メタマテリアル：天然物質では実現できない性質を有する人工構造物質。

注3. スピントロニクス：電子の電荷を基本とした従来の半導体デバイスにかわり、電子の磁気的性質（スピン）も利用する新たなエレクトロニクス技術。低消費電力かつ高密度な磁気記録素子などの幅広い応用が期待される。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学　高度教養教育・学生支援機構　
准教授　冨田　知志
TEL: 022-795-7667
E-mail: tomita*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学　教育・学生支援部　学務課　学務企画係
小田嶋　恵子
TEL: 022-795-3819
E-mail: gaku-kikaku*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）