◆どのような研究でしょうか
コンピュータのハードディスクと呼ばれる記憶装置は、たくさんの微小磁石の向きを制御することで、情報を記録する仕組みを形成しています。情報をより高密度に記録するためには、小さな磁界を高感度に検出する、磁気センサが必要になります。
そのセンサは、磁気抵抗素子というものが最も有効とされています。私たちは、非常に高品質なある合金材料を、磁性金属として用いることで、世界最高性能を持った磁気抵抗センサの開発に成功しました。新しい磁気抵抗素子は、次世代のハードディスクへの応用に、大きな期待が持たれています。
◆どんな成果が上がりましたか
磁気抵抗とは、素子にかかる磁場が増すことで、電気の流れ方が変化することを言います。これにより、ハードディスクの記憶容量が飛躍的に増大します。この現象は1990年代に2人の物理学者によって発見され、2007年ノーベル物理学賞を受賞しています。
これが契機となって、スピンという電子の持つ磁石の性質に注目した「スピントロニクス」という研究領域が誕生し、21世紀の新しいエレクトロニクスの門戸を開きました。ただし大容量化といっても、当時の磁気抵抗が変化する割合は、まだ10%程度と低いものでした。これに対し我々の開発した磁気センサは、抵抗の変化率が75%まで飛躍的に向上しました。
◆その研究が進むと何が良いでしょうか
この数値がどれくらいすごいかというと、現行のハードディスクの20倍以上の容量に相当する、1平方インチ当たり5テラビットという記録密度が可能になります。分かりやすく言えば、コンピュータの記憶装置は、現在のギガサイズよりも1ランクサイズ大きな時代に突入するのです。
さらに磁気抵抗センサの高感度化が進めば、微弱な生体磁場なども検出することが可能になり、その応用範囲は圧倒的に広がります。現在では、ヒトの脳磁場を測定することにも成功しています。
私が研究している磁気抵抗センサは、極めて微弱な磁場を、高精度に測定することができます。ヒトの心臓の磁場を簡便に測定できるので、心臓病の早期発見が可能になり、数万人もの心疾患患者を救う可能性があります。
また、コンクリート中の鉄筋劣化を非破壊で検出できるので、インフラ構造物が低コストで検査可能になり、強靭な社会の実現に貢献できます。さらに、蓄電池等の電流を高精度に測定できるので、エネルギーを効率的にマネジメントするための素子としても応用できます。
私が行っている研究テーマは、大学時代の恩師であり、巨大な磁気抵抗効果の発見者である宮﨑照宣先生から頂いたものです。
大学4年生で宮﨑研究室に配属され、最初に与えられた研究テーマは、磁気抵抗効果に関するものでした。研究者として初めて取り組んだテーマを、約25年間にも渡って継続するというのは極めて稀であり、先生の先見の明に驚くとともに、感謝の気持ちで一杯です。磁気抵抗センサを用いた脳磁計・心磁計を実現することで、先生に恩返しをしたいと考えています。
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「15.エレクトロニクス・ナノ」の「60.物性物理・量子物理、半導体、電子関連材料」
多くの学生は、磁気センサ素子の高感度化に取り組んでいます。心臓や脳などの微弱な磁界は、超伝導を利用した素子でも測定できます。しかし、残念ながら超伝導は低温に冷却する必要があるため、装置が大型化し、コストも高くなります。
私たちの磁気センサ素子は室温で動作することから、これらの課題を解決できる可能性があり、実現できれば大きなインパクトがあります。
磁気センサ素子以外のテーマでは、基礎的なテーマとして新しい磁性材料の開発や、物理現象の解明など、挑戦的な課題に取り組んでいます。
◆主な業種
・自動車・機器、電気機械・機器(重電系は除く)
・コンピュータ・情報通信機器、医療機器
・鉄鋼、セラミクス、ガラス、炭素、金属製品
・化学・化粧品・繊維/化学工業製品・衣料・石油製品(プラントは除く)
・法律・会計・司法書士・特許等事務所等
・大学・短大・高専等、教育機関・研究機関
・官庁、自治体、公的法人、国際機関等
◆主な職種
・基礎・応用研究、先行開発
・設計・開発
・製造・施工
・品質管理・評価
・技術系企画・調査、コンサルタント
◆学んだことはどう生きる?
応用物理学は非常に幅広い領域をカバーする学問分野なので、就職先は様々であることが特徴です。「潰しが効く」人財とも言えます。もちろん、大学院の修士課程や博士課程に進学すれば、大学で学んだ専門性を生かした職業に就く方もいます。
現在、多くの卒業生が大手電機メーカー等で、磁気メモリや磁気センサの開発に携わっています。また、博士を修了した学生の中には、大学や研究所の研究者として、スピントロニクス分野の中心となり活躍している方もいます。
応用物理学は、量子力学を中心とする基礎科学と、材料物性に軸足を持つ学問です。急速かつ多様に進んでいる最先端の科学技術の社会では、研究者は工学応用から基礎物理までの幅広い知識を身につける必要があります。
当専攻の学生は、幅広い分野の基礎から最先端の応用までを、系統的に学んでいます。物理の基礎を幅広く得ることができるので、就職先の選択は多様です。また、博士課程に進学し、アカデミックの分野で活躍されている卒業生も多いです。
またスピントロニクス分野は、応用物理領域の中でも特に注目を浴びており、さらに東北大学の研究レベルは、世界トップです。
Q1.18歳に戻って大学に入るなら何を学ぶ? 哲学(人間や自然の根源を、科学とは別角度で考えてみたい) |
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Q2.感動した映画は?印象に残っている映画は? 『ライフ・イズ・ビューティフル』(子供を無償の愛で守る父親に感動。自分も見習いたい) |
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Q3.熱中したゲームは? ポケモン(研究者にはコレクターの方が多いと思います) |