- 2018-9-3
- 技術ニュース, 電気・電子系
- 原子力機構, 日本原子力研究開発機構, 理化学研究所, 理研, 磁気, 磁気シールド, 磁気補償温度, 空気軸受回転子, 角運動量, 角運動量補償温度, 高感度磁気センサー, 高速回転装置
a. 角運動量測定装置全体と温度制御用クライオスタット。b. 角運動量測定装置。c. 角運動量測定装置拡大写真。d. 装置概略図。
日本原子力研究開発機構（原子力機構）と理化学研究所（理研）は2018年8月31日、磁気の原因となる電子の回転運動（角運動量）を観測する高速回転装置を開発したと発表した。
磁石の磁気は、内部の電子の自転や公転による角運動量を起源とする。そのため、角運動量を精密に測定することで、その物質の磁気に関する特性を調べることができる。一方、角運動量や磁気の大きさは温度の影響を受けて変化する。そのため、磁気の特性を調べ、角運動量や磁気が消失する補償温度を決めることは、高速磁気メモリーや高速スイッチング装置など次世代磁気デバイスの材料探索につながる。
しかし、物質中の磁気の変化量を測定することは非常に困難とされている。それは、通常の環境では地磁気の影響が大きく、また、角運動量を評価するためには磁石を回転させる必要があり、回転に磁力を使用するモーターを使用できないからだ。
そこで、研究グループは、磁力を使用しない空気軸受回転子を用い、軟磁性体を用いた磁気シールドを二重にし、高感度磁気センサーを使用した角運動量測定装置を開発。そして、この装置を用い、周囲の磁気に影響されることなく、角運動量を温度制御しながら、実際の磁性体を用いて測定を実施した。
結果、角運動量が消失する角運動量補償温度の直接観測に成功。また、角運動量補償温度と磁気補償温度の間の温度で、磁気と角運動量の向きが逆の状態になることを初めて測定した。
回転による磁気測定結果（上）角運動量の温度変化（下）
同装置では、試料管の試料を詰め替えるだけで、さまざまな物質の角運動量を測定できるという。そこで、同装置を用いてさまざまな物質で角運動量補償温度を測定することで、次世代の高速磁気メモリーの材料探索につながることが期待できるという。
