【本学研究者情報】

〇大学院理学研究科　物理学専攻　助教　石井祐太
研究室ウェブサイト

〇多元物質科学研究所　構造材料物性研究分野　教授　木村宏之
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 放射光X線パルスの高繰返し発生特性を活かして、従来よりも10倍以上高いサンプリング周波数で計測可能な時間分解軟X線計測技術を実現。

• 光照射後100億分の1秒後に生じるマルチフェロイック材料^（※1）の磁気特性変化を高精度に観測することに成功。
• これにより超高速に変化する物質の電気・磁気的な特性を高精度に計測することが可能となり、次世代超高速スイッチング・通信デバイスの研究開発が飛躍的に加速。

【概要】

物質の電気・磁気的な特性を超高速で制御する技術は、次世代超高速スイッチング・通信デバイスへの応用展開への可能性を秘めているため、世界中で精力的に研究が進められています。

高エネルギー加速器研究機構(KEK)物質構造科学研究所の深谷亮特任助教、足立純一講師、中尾裕則准教授、野澤俊介准教授、東北大学大学院理学研究科の石井祐太助教、東北大学多元物質科学研究所の木村宏之教授、KEKの足立伸一理事らを中心とした共同研究グループは、放射光X線のメガ（メガ＝100万）ヘルツ（MHz）オーダーの高繰返し発生特性と先端レーザー装置を組み合わせることで、従来よりも10倍以上高いサンプリング周波数で計測可能な、時間分解共鳴軟X線散乱実験装置（図1）を開発しました。さらに、レーザー光照射後およそ100ピコ（ピコ＝1兆分の1）秒後に生じるマルチフェロイック材料の磁気特性の変化を、高精度に観測することに成功しました。この装置開発により、これまで信号が微弱で計測が困難であった物質においても時間分解共鳴軟X線散乱実験が実施可能となり、物質の電気・磁気特性の超高速制御技術を利用した次世代超高速スイッチング・通信デバイスの開発研究が飛躍的に加速されることが期待されます。

この研究成果は、国際科学雑誌「Journal of Synchrotron Radiation」に2022年10月6日にオンライン掲載されました。

【用語解説】

※1．マルチフェロイック材料
電気と磁気に対して強く応答する材料の総称。通常の材料は、電場で電気的特性を、磁場で磁気特性を制御するが、この材料は磁場による誘電性制御や電場による磁性制御など、通常とは異なる物性制御が実現可能である。この特性を利用して、画期的な機能を持った電気磁気デバイスや新しい動作原理のスイッチングデバイスなど、従来の技術では困難であった新たな機能性の創出が期待されている。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

＜研究内容に関すること＞
東北大学大学院理学研究科 物理学専攻
助教 石井 祐太
Tel: 022-795-5600
E-mail： yuta.ishii.c2*tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）

東北大学多元物質科学研究所 教授 木村 宏之
Tel: 022-217-5352
E-mail： hiroyuki.kimura.b5*tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）

＜報道に関すること＞
東北大学大学院理学研究科 広報・アウトリーチ支援室
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E-mail： sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp
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東北大学多元物質科学研究所広報情報室
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E-mail：press.tagen*grp.tohoku.ac.jp
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