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【広島大学の若手研究者】電子工学分野の次世代技術

2020年9月27日

【広島大学の若手研究者】電子工学分野の次世代技術

広島大学の若手研究者に着目し、その研究内容についてインタビューしました!🎤

 

今回お話を聞いたのは

広島大放射光科学研究センター助教

宮本幸治さん

 

宮本幸治

 

研究テーマは「電子が持つ電荷とスピンの解析」

 

 

 

スピントロニクスとは

 スピントロニクスは電子が持つ電荷とスピン(自転)の両方の特性を電子工学の分野に応用した次世代技術のことをいいます。

 

 スピントロニクスは、電荷とスピンの両方を一緒に制御することで、ハードディスクとメモリー双方の良いところを利用した、省エネルギーのキーテクノロジー創出への貢献が期待されています。

 

 換言すれば、スピントロ二クスが普及すれば、今のスーパーコンピューターが、個人用パソコンのレベルまで落とし込めるようになるということです。

 

 

研究成果

 僕の研究は、そのスピンをキーワードにした内容です。絶縁体は見方を変えると2種類に分類されます。電気を通さない絶縁体と、トポロジカル絶縁体のように、内部は絶 縁体ながらも表面は金属状態にある特殊な絶縁体です。

 

 トポロジカル絶縁体は、磁力の源となるスピンをそろえ、表面電子が超高速で運動していると言われていましたが、性質の詳細は未解明で、その性質を実際に実験で観測することができました。

 

 つまり、トポロジカル絶縁体が、スピントロニクスの材料になりえることが証明できたのです。

 

 

文部科学大臣表彰受賞

 僕一人では研究はできません。研究仲間との連携や家族の支えがあって、ここまで研究を続けてくることができました。チームプレーで受賞したものだと思っています。

 

 

研究のきっかけ

 広島大学には、国立大では唯一の放射光を扱う研究施設があったのと、せっかくならオリジナリティーの研究がやりたいという思いを持っていたのが、現在の研究にたどりつく大きなきっかけになりました。

 

 

実験装置を作るにあたって

 研究は、電子とスピンの動きを可視化する装置をつくることから始まりました。装置づくりは試行錯誤の連続で、初号機は完成までに7年を要しました。

 

 ですから装置ができて、ちゃんと計測できたときの達成感はひとしおですね。

 

 余談ですが、放射光を使用してスピンを観測できる装置は、日本では広島大学にしかありません。

 

 ただ、現在の装置では、スピンの測定は、電子の測定に比べ100倍の時間を要します。研究効率が悪く、時間を10倍程度に短縮できる装置を開発するのが夢です。

 

 

 

 

研究の醍醐味

 研究は、未知な領域に踏み込みながら、自分のアプローチで実験データを読み取り、新しい結論を導き出していきます。その一連の考える作業が研究の醍醐味です。

 

 

※プレスネット2019年12月6日号より

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2020年9月21日

【広島大学の若手研究者】40億年以上前の隕石衝突を発見!

広島大学の若手研究者に着目し、その研究内容についてインタビューしました!🎤

 

今回お話を聞いたのは

広島大大学院先進理工系科学研究科助教

池 みずほさんです。

 

小池みずほ

 

研究テーマは地球惑星科学🌏

 

 

 

 

歴史を大幅修正

地球をはじめとする太陽系の惑星形成は45億年前までにほぼ完了しました。

その形成の初期の約44億~41億年前に、惑星には大量の隕石衝突の可能性があったことが、小惑星(ベスタ)から来た隕石の年代測定から分かりました。


従来は、誕生から6~7億年後の約39億年前に地球や月に大量の隕石が衝突したと推測されてきました(後期重爆撃説)。米国のアポロ計画で採取された「月の石」の年代測定などを基にしていました。

 

しかし、その時期に地球や他の惑星に隕石が衝突した証拠はなく、惑星軌道の計算結果などとの矛盾もあり、50年にわたり論争が続いていました。今回の発見は太陽系初期の歴史を書き直すことになるかもしれません。

 

 

分析の方法

 地球で見つかった、火星と木星の間を回る直径約500kmのベスタから飛来したと思われる隕石を分析しました。隕石のリン酸塩化合物の中にわずかに含まれるウランが、時間の経過とともに壊れて鉛になっていく性質を利用。

 

 微量元素を測る特殊な装置を用いて、ウランと鉛の存在比から100分の1mmの世界を解析、ベスタに隕石が衝突してからの時間を推定しました。

 

 隕石は「宇宙からの手紙」ともいわれています。分析できたときは、見た目は何の変哲もない、ただの石ころが、45億年前の情報を残していることに感動しました。

 

左:研究に用いた隕石の写真

右:隕石の分析をした実験装置(東京大学大気海洋研究所の「ナノシムス」)

 

 

研究のきっかけ

小さいときから宇宙が好きで、親にせがんでは天文台に連れて行ってもらっていました。

大学では、地球科学や宇宙物理を学びました。

 

その中で光の波長など遠い宇宙の観測よりも手元にモノがある、近い宇宙の世界を見詰めてみたい思いに駆られ、大学院から隕石の研究を始めました。

 

 

醍醐味

普通に生活をしていると、何十億年前とか何十億年先とかのことを考えることはないですよね。

でも、研究をしていると当たり前のように、その時代の世界を想像し、現実には見えない世界なのに、その時代にアプローチすることができます。

 

 

これから

今回の研究の成果は、地球史とも大きく関係してきます。地球に生命が誕生したのは39億年よりも前ですが、その時代に後期重爆撃説が正しければ、地球最古の生き物は、大量の隕石のシャワーを振り払って生き延びないといけませんから、生き物が生き抜くには矛盾点も指摘されていました。

 

もし、隕石の衝突がさかのぼれれば、隕石衝突後の静かな時代に生命が誕生したことになりますから、その問題をクリアすることができます。


ただ、あくまでベスタの隕石からの分析。

仮説を立証していくためには、もっと多くの惑星や小惑星を調べる必要があります。

研究を深めながら、いずれは太陽系の惑星の誕生と進化を調べていきたいと思っています。

 

PROFILE

小池 みずほさん

1990年静岡県生まれ。東京大卒。
東大大学院理学系研究科博士課程修了。
宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(学振特別研究員)を経て、2020年5月より現職。

プレスネット2020年9月24日号より掲載

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2019年10月24日

【広島大学の若手研究者】ニワトリの遺伝資源保存法を確立

広島大学の若手研究者に着目し、その研究内容についてインタビューしました!🎤

 

今回お話を聞いたのは

大学院生物圏科学研究科助教 中村隼明(なかむら よしあき)さんです!

 

若手研究者_中村隼明_1

 

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広島国際大学学長_焼廣益秀

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