中級アイキャッチ

【中級】磁力がカッターナイフになる!?

Pocket
LINEで送る

東京大学と分子科学研究所の研究グループは、2016年3月、磁力がナノスケールの物質加工に有効である、という研究成果を発表しました。
なんと、物質に触れることなく磁力でモノを加工することができるというのです!この研究成果は今後、私たちが使っているスマートフォンやパソコンの性能を格段に上げるかもしれません。

ナノスケールのもの

実は、目には見えないようなナノスケールの大きさ(10のマイナス9乗メートル)での物質加工は我々の日常においても非常に重要です。例えば、私たちが普段使っているスマートフォンの性能は年々著しく向上していますが、これはナノスケールでの「小さいものを加工する技術が向上し、スイッチなどを小型化できるようになってきた」ことが深く関係しています。

スマートフォンやパソコンに入っている微小なスイッチ(intelホームページより) パソコンには、数十億個の微小なスイッチが入っている

スマートフォンやパソコンに入っている微小なスイッチ(intelホームページより)
パソコンには、数十億個の微小なスイッチが入っている

どうやって小さいものを加工するの?

これまで、精密な物質加工には、カッターのように削ったり、化学薬品を使ったりする方法が使われてきました。しかし、これらの方法では加工中に壊れてしまったり、化学物質が完全に取り除けなかったりという問題がしばしば発生してしまいます。

そこで近年注目され始めたのが、「光を使って物質を加工」する、”光エッチング”という手法です。この方法を使えば、物質に直接触れずに加工することができるため、化学物質などで表面が汚染されるのを防ぐことができ、過度な力がかかることもないので加工中に壊れることが少なくなります。

中級図1

光で物質を加工する・・・??

さて、光は電磁波の一種ですので、光を照射すると電場(電気の力のはたらく空間)と磁場(磁石の力がはたらく空間)の2つが発生します。つまり、光は電気のような性質と、磁石のような性質の2つをもっているというわけです。

これまでの「光で物質を加工するメカニズム」の通説は、「光の電気的な性質(電場)が重要な役割を果たしている」というものでした。
しかし、研究グループはジルコニアという物質が光によって加工される様子を詳しく解析したところ、光で物質を加工する時には、電場よりもむしろ磁場のほうが材料加工に重要な役割を果たしていることが分かったのです。

今後、この研究を発端とし、磁場を利用した物質加工という新しい技術が生まれる可能性があります。磁場を使った物質加工も、対象の物に直接触らずに加工することができるため、電子機器に入っている微小なスイッチがさらに小型化し、コンピュータ等の性能が格段に上がるかもしれません。

とはいえ、まだ物質加工に磁場が重要かもしれないということが、分かったという段階。
今後の研究の進展に期待です。

  初級・上級記事も読む

-magnetic, 中級

  関連記事

ナノカーeyecatch
世界最小の車、はやく走らせるには?

今回は、2017年4月に行われた世界最小の車の速さを競った、ナノカーレースの科学について紹介します。ナノカーとはなにでできているのか、どんな仕組みで走るのか、ど ...

nobel
【2018年ノーベル物理学賞 解説記事】レーシックにも使われている「超短パルスレーザ」とは?

2018年のノーベル物理学賞は『レーザ物理の分野における革新的な発明』という功績を称えられ、Arthur Ashkin・Gérard Mourou・Donna ...

180214 ion switch-01
物理と化学の融合!?新しい「イオン・スイッチ」

物理と化学を最先端技術で組み合わせた「イオン・スイッチ」という手法が注目を集め始めています。この記事では、今年のNatureで報告された新しい「イオン・スイッチ ...

IBM_Blue_Gene_P_supercomputer
量子コンピュータへの応用も?“半導体量子ドット”の拡張に成功

コンピュータの歴史が変わるかも...! あなたの身の回りにある電荷製品やコンピュータの中では、電流となって流れる”電子”が今日も働いています。でも実は、電子その ...

monopoleeye
固体中のモノポール? 磁石中で発見、制御!

えっ!モノポール(S極だけ,N極だけの磁石)が存在する!? そんな研究が、東京大学・理化学研究所の研究グループから報告されました。 エネルギーロスの無いデバイス ...

nobel-prize-1356450_960_720
【2018年ノーベル物理学賞 解説記事】「光ピンセット」とは?

2018年のノーベル物理学賞は『レーザ物理の分野における革新的な発明』という功績を称えられ、Arthur Ashkin・Gérard Mourou・Donna ...

全体アイキャッチ
人類、アト秒の世界を覗く

860アト秒の出来事 物質中には電子などの、我々が普段感じることのできないミクロな世界が広がっており、非常に短い時間で様々なことが起こっています。   ...

171009-2D-magnet-icon
今までの常識を破る「二次元磁石」の発見!?

二次元における物理は21世紀物理の大きなテーマですが、二次元の「磁石」はこれまで見つかっていませんでした。しかしついに今年、Natureで「二次元磁石を発見した ...

def1e8220c67e89c481bdaf7484065ed_s
超伝導ってなに?

今回の記事は「超伝導」についてのお話しをしたいと思います。 超伝導。 誰もが一度は耳にしたことがある言葉ではないでしょうか。 超伝導は物理学で最も研究が盛んに行 ...

thunderbolt
雷雲で起こる宇宙スケールの現象って? ~意外と知らない雷のヒミツ~

うだるように暑い夏の日、にわか雨と一緒にやってくる『雷』。大きな音と強い光でおなじみの雷には、まだ多くの謎が残されていることを知っていましたか? 今回は高校生二 ...