ポータブル超強磁場発生機による強磁場下での結晶構造変化のミクロ観察に成功 電気通信大ら

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小型パルス超強磁場発生装置「PINK-01」をX線自由電子レーザー施設「SACLA」に持ち込んで行った超強磁場中X線レーザービーム実験

電気通信大学は2022年4月18日、77テスラのポータブル超強磁場発生機「PINK-01」を開発し、強磁場下における物質の結晶構造変化をミクロ観察することに成功したと発表した。

強磁場下では物質の新たな電子状態や結晶状態が発生すると考えられるために、盛んに研究が行われている、しかし従来、100テスラ級の強い磁場を発生させるためには大型の施設が必要だったため、特定の限られた施設でした利用できなかった。また、強磁場下の微細な結晶状態などを観測するには先進的量子ビームが必要になるが、この施設も大型であり、これまで強磁場施設と併設されておらず観測が難しかった。

同大学では、今回東京大学と共同で、77テスラの強磁場を発生可能で、かつ1トン未満のポータブルの超強磁場装置PINK-01を開発した。従来の一巻きコイル法装置を比較して、コンデンサーエネルギーを約100分の1に、またコイルの直径も約10分の1に縮小することで小型軽量化に成功した。これまでのポータブル磁場発生装置の40テスラを大きく上回り、電気通信大学によると世界最強のポータブル磁場発生装置となる。

さらに、今回開発したPINK-01をX線自由電子レーザー施設「SACLA」搬入して据え付け。理化学研究所および高輝度光科学研究センターと共同で、X線回折による77テスラの超強磁場下での物質の結晶構造変化のミクロ観察を実施した。その結果、実際に磁場をかける前とかけている時とで結晶状態が変化していることを観測できた。

今回のポータブル超強磁場発生機の開発および超強磁場下でのX線回折実験の成功により、強磁場下での結晶状態の変化が予想されているさまざまな物質の実際の状態の変化が解明されることが期待されるという。また、X線にとどまらず、これまで不可能であったテラヘルツやパルスレーザーなどのシングルショットプローブと組み合わせることなどで、超強磁場の物質科学の研究が大きく進展することが期待されるという。

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