
約90年前
東北大学から生まれた
センダスト合金に着目、
薄膜への応用に道を拓く。
アメリカ・マサチューセッツ州ボストン近郊の街、ケンブリッジ。この地に本部を置くマサチューセッツ工科大学(MIT)に留学中の大学院生のもとに、日本から1通のメールが届いた。内容は、“第36回 独創性を拓く先端技術大賞”の学生部門で、最優秀賞にあたる文部科学大臣賞を受賞したことを知らせるもの。このメールを受け取ったのが、東北大学大学院工学研究科応用物理学専攻博士課程に在籍する赤松昇馬さんだ。
この賞は、優れた研究成果を上げた理工系学生や企業・研究機関などの若手研究者、技術者の論文を表彰するもので、赤松さんが表彰を受けたのが「高感度量子スピントロニクス磁気センサへの応用に向けた超軟磁性センダスト合金薄膜に関する研究」だった。
この研究で扱ったセンダスト合金は、1932年に東北大学金属材料研究所の増本量名誉教授、山本達治氏によって発見されたもので、仙台で生まれ、粉(ダスト)にしやすいことからこの名が付けられたという。センダスト合金は、ある特定の組成において優れた軟磁気特性(外部磁界を取り去ると磁化を失い、元の状態に戻る性質)を示すことから、ハードディスクドライブ(HDD)の磁気ヘッドの先端部分などに使われてきた。
90年以上前に発見されたセンダスト合金は、その原理自体がよくわからないまま数十年が経過。赤松さんは、この研究で、原子の配置(原子規則度)に新たに着目したという。「センダスト合金の発見の際には、化合する金属の割合、つまり組成をいろいろ変えて実験が繰り返し行われました。それに対し私は、組成と配置の両方を変えて実験を進めました。その結果、そこにはあるルールが存在することを発見し、体系化することができたのです」。
赤松さんがこの研究の先に見据えるのは、研究のタイトルにもあるように、高感度量子スピントロニクス磁気センサの開発である。電子には電気のもとである“電荷”と磁石のもとである“スピン”という2つの性質があるが、赤松さんはこのスピンに着目し、人の体から発生する微弱な磁気を感知する「手のひらサイズの高感度量子磁気センサ」の開発をめざしている。「そのための材料として私が選択したのがセンダスト合金でした。研究では、材料をナノメートルオーダーの薄膜にすることが必要です。そのためにはまずセンダスト合金の原理をしっかりと理解し、薄膜への応用の可能性を探ろう。そうした意図のもと研究を進める中、今回の成果を得ることができました」。