応用物性分野は、(1)物質の新しい性質を発見し、その性質から新しい物理法則を見つける、(2)物理法則をもとに、情報・医療・環境など様々な分野で我々の生活が豊かになるような新しい材料、素子を開発する分野です。(1)では、金属、半導体、絶縁体、磁性体、誘電体、超伝導体などの物質、およびそれらを組み合わせた材料に対して、新しい特性・法則を見つけ出します。(2)では、(1)で見つけた特性・法則をもとに、メモリの大容量化、センサーの高感度化、スマートフォンの動作の高速化、ガン治療（温熱療法）、宇宙エレベーター、環境発電など、様々な技術に貢献する材料、素子を開発します。

私はこれまで、電子の電荷とスピン（自転）の両方の性質を積極的に利用して、新しい機能を持つ素子を開発するスピントロニクスという分野で研究を行ってきました。例えば、ハードディスク装置の読み取りヘッド（磁場センサー）、不揮発性磁気メモリ（MRAM）が代表的な素子です。私の研究室では、物性物理学の理論的手法を用いて、いくつかの素子を提案してきました。その1つが磁性粒子を内包したカーボンナノチューブであり、この系が多値磁性メモリになることを示しました。多値メモリとは、1つの記憶領域に複数ビットの情報を記憶できるメモリで、多値化することでメモリの大容量化につながります。

ナノスケールの工場で作業する分子マシン、分子ロボットをつくる

最近は、電子の電荷とスピンだけでなく、他の自由度「分子運動」も使った新しい機能を持つ分子を理論面から提案したいと考えています。高エネルギー状態にあるスピンが低エネルギー状態へ落ち着く際に放出されるエネルギーを、スピンの向きによって分子振動または分子回転へ変換する機構を現在考えています。この変換が実現すると、自由自在に動かすことができる分子マシン、分子ロボットの完成が期待されます。将来、このようなマシンやロボットが、ナノスケールの工場で分子の合成・診断・修復などの作業をしているかもしれません。