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【中級】磁力がカッターナイフになる!?

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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。

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