ナノスケールの薄膜に磁石などの「新機能」を埋め込む新たな手法

2025年8月20日 14:00

研究者情報

〇国際連携スマートラボ
教授　千葉大地
センターウェブサイト

発表のポイント

柔らかい基材の上に、原子の間隔を人工的に操ったナノスケールの磁石の薄膜(ナノ薄膜)をつくることに成功し、このナノ薄膜に磁気的な機能を内蔵できることを実証
従来の成膜手法では、使える材料や、埋め込める機能の自由度には大きな制約があったが、柔軟性のある基材を用いることで、その伸び縮みする性質により新たな機能を内蔵できることが明らかに
本手法は磁石のみならず超伝導体・半導体・誘電体で使われる多様な材料にも適用可能であり、エレクトロニクス分野や基礎科学への幅広い波及効果に期待

発表概要

大阪大学産業科学研究所の森田利明さん（大学院基礎工学研究科博士後期課程）、千葉大地教授(兼 東北大学国際放射光イノベーション・スマート研究センター センター長・教授)らの研究グループは、原子の間隔を人工的に操ったナノ薄膜をつくることに成功し、このナノ薄膜に磁石の性質など新たな機能が内蔵できることを実証しました。
原子の間隔を人工的に操った状態でナノ薄膜を成膜する手法は少なく、その限られた手法にも、様々な制約がありました。
今回、研究グループは、柔軟性のある基材をあらかじめ伸長し、その上に磁石の性質を示すナノ薄膜を成膜しました。成膜後に基材を自然長に戻すことで、ナノ薄膜の原子の間隔が縮み、その縮みの度合いに応じて、もともと存在しなかった性質、つまり新たな機能を思い通りに内蔵できることを明らかにしました（図１）。
この手法は極めてシンプルで、磁石のナノ薄膜にとどまらず、さまざまな材料においても原子の間隔を人工的に設計し、新たな機能を組み込むことが可能となるため、エレクトロニクス分野や基礎科学における幅広い波及効果が期待されます。
本研究成果は、米国科学誌 『Applied Physics Letters』 に、8月１5日（金）に公開されました。



図1
基材をx方向に伸長した状態で、磁石(3ナノメートル程度の厚みのコバルト)のナノ薄膜を成膜し、基材を自然長に戻すと、x方向の原子間隔は縮む(右上の模式図)。x方向に平行・垂直に磁界を加えたときの、磁界印加方向の磁化の特性は大きく異なり、磁気異方性が内蔵できていることが分かる(下)。

論文情報

タイトル："Tailoring magnetic anisotropy via built-in strain in thin films"
著者： Toshiaki Morita, Ryuhei Kohno, Koki Ochi, Tomoki Matsushita, Shinya Ota, Hikaru Nomura, Tomohiro Koyama, Daichi Chiba
掲載誌：Applied Physics Letters
DOI：10.1021/acs.jpcc.4c04187

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 国際放射光イノベーション・
スマート研究センター
教授 千葉 大地
TEL:022-217-6357
Email: dchiba*tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
東北大学 国際放射光イノベーション・
スマート研究センター 総務係
TEL: 022-752-2331
Email: sris-soumu*grp.tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）






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