磁石のN極/S極の向きは、エネルギーの「丘」を越えることで切り替わります。この現象はアレニウス則で記述され、ハードディスクや磁気メモリーの設計に用いられています。しかしアレニウス則に含まれる「どれくらいの頻度で丘を越えようと試みているか」を表す「反転試行時間」の実験的な決定は極めて困難で、約70年にわたり1ナノ秒程度と仮定されていました。今回、東北大学の金井駿准教授、早川佳祐大学院学生（当時）、Mehrdad Elyasi（エリヤシ　メフルダード）准教授、Gerrit Bauer（ゲリット　バウアー）教授、深見俊輔教授らの研究チームは、温度を変えずにアレニウス則を調べる新しい実験・...

AR/MRグラスやヘッドマウントディスプレイなどの機器は、将来スマートフォンに代わる情報端末として期待されています。しかし、文字入力の手段として広く利用されている空中操作による入力は難しく、特に小型のバーチャルキーボードには、精確性と快適性の両立が課題となっていました。東北大学電気通信研究所のチョウ・コウカン特任研究員は、利用者が入力しようとしている文字を推定するアルゴリズムを考案し、それを組み合わせた新しい文字入力方式「FanType」を提案しました。本方式は、スマートフォンサイズの小型バーチャルキーボード用に推定された入力候補を扇形に提示することで、親指の小さな動きだけで素早く...

AR/MR機器には、コントローラなどを使用せずに手の動きだけで操作する「空中ジェスチャ」が広く用いられています。この方法は長時間の操作で腕が疲れやすく、触覚フィードバックが得られないため、壁や机などの平面を利用したタッチ入力の研究が進められてきましたが、多くの手法では深度センサなどの装置が必要でした。東北大学電気通信研究所のチョウ・コウカン特任研究員らのグループは、こうした課題を解決するために、指先の皮膚が押されることで色が一時的に白くなるブランチング現象を利用した新しい入力手法 「BlanchTouch」を開発しました。この技術では、AR/MRヘッドマウントディスプレイのカメラ映...

人工ニューラルネットワーク（ANN）やスパイキングニューラルネットワーク（SNN）（注4）は、現在のAI技術の基盤となっています。これらは、脳神経回路に着想を得て作られた技術ですが、逆に、ANNやSNNの働きを生体系に実装できれば、脳の情報処理原理に対する理解を一段と深め、さらに生体の仕組みに基づく新しい計算技術の創出にもつながります。今回、東北大学電気通信研究所の山本英明准教授（同大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）兼任）、佐藤茂雄教授、公立はこだて未来大学の香取勇一教授らからなる研究チームは、マイクロ流体デ...

迷路のような磁気ドメインをもつ磁性材料に、強い磁場パルスを加えると、磁性材料全体の磁化が振動する現象が観測されていましたが、そのメカニズムが分かっていませんでした。東北大学、豊橋技術科学大学、信越化学工業株式会社、トルコ・コチ大学による国際共同研究グループは、大規模3次元マイクロ磁気シミュレーションによって、迷路のような磁気ドメインをもつ磁性材料の磁場パルスに対する動的応答を計算しました。この結果、磁気ドメインが膨張と収縮を繰り返していることが分かりました。さらに、その繰り返し周波数は、入力した磁気パルスの強...

半導体スピン量子ビットは集積性や既存の半導体技術との親和性の高さなどの観点から、量子コンピューターの構成要素として期待されています。量子コンピューターの実用化のためには、大量の量子ビットが必要とされることから、これらをより効率的に調整する手法を開発することが重要です。東北大学大学院工学研究科の武藤由依大学院生（電気通信研究所配属）、同未踏スケールデータアナリティクスセンターのMichael R. Zielewski特任助教（研究当時、同大学院情報科学研究科所属）、同大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の篠﨑基矢特任助教と大塚朋廣准教授（電気通信研究所兼任）らの研究グループは、...

山梨大学医工農総合研究部博士後期課程２年の越水悠介、同大学大学院総合研究部教育学域の木島章文教授、東北大学電気通信研究所の福原洸助教、新潟医療福祉大学心理・福祉学部の山本裕二教授の研究グループは、登山時にトレッキングポールを使用する人間の歩行が、単に疲労だけではなく、階段の高さに応じて歩き方を切り替えていることを明らかにしました。本研究では、トレッキングポールを使用した人間の歩行を四足歩行とみなし、動物の四足歩行研究で用いられてきた分析の枠組みを応用して、人間のトレッキングポール歩行を解析しました。そしてポールと足を含む四肢の動作が、階段の高さに応じて２通りのパタンで揃うことを実地の登山環境...

半導体コロイド量子ドット＊１は、人工原子とも呼ばれる半導体の極微小な粒子で、太陽電池などの光電デバイス＊２の活性層として近年注目されており、これまでに光学的特性は比較的よく研究されてきました。一方で、コロイド量子ドットの電気的性質の研究は少なく、特に単一のコロイド量子ドットの電気伝導の評価は技術的に困難であるためほとんど行われておらず、解明すべき問題が数多く残されています。本研究グループは、２年前に半導体コロイド量子ドット１個を用いた単一電子トランジスタ（Single-Electron Transistor: SET）＊３...

AI社会の進展に伴い、複雑なAI計算を省エネで処理するコンピューターの実現への期待が高まっています。物理状態の確率的なゆらぎをハードウェアレベルで利用する確率論的コンピューターはその選択肢として有望視されます。入力信号に応じて0または1をランダムに出力する確率ビット（Pビット）は確率論的コンピューターの最重要構成要素です。従来の確率ビットではDACと呼ばれるデジタル信号をアナログ信号に変換するアナログ回路が不可欠でした。このDACは一般に回路面積や消費電力が大きく、確率論的コンピューターの大規模化を図るうえでの弱点でした。今回、東北大学とカリフォルニア大学サンタバーバラ校の研究チー...

磁性ガーネット薄膜、特にセリウム置換イットリウム鉄ガーネット（Ce:YIG）は、優れた磁気光学効果を示すため、情報通信・処理デバイスへの応用が期待されています。これらのデバイスでは、膜面に垂直な磁化配向（垂直磁気異方性）が重要です。従来、Ce:YIG薄膜の垂直磁気異方性は、基板と薄膜の格子定数差によって生じる格子ひずみ（弾性磁気異方性）で制御されると考えられ、基板選択が材料設計の自由度を制約していました。東北大学、豊橋技術科学大学、信越化学工業株式会社、マサチューセッツ工科大学による国際共同研究グループは、イオンビームスパッタ法を用いて、格子定数の異なる2種類のガーネット基板上にC...

量子コンピューター向け材料を見分ける新しい方法を発見しました。東北大学の金井駿准教授、米国シカゴ大学及び米国アルゴンヌ国立研究所のジューリア ガリ教授、マイケル トリヤマ博士らの研究チームは、材料内部の磁気的な揺らぎが量子状態を乱す仕組みに注目し、計算科学を使って量子状態の安定性を高速に予測する手法を開発しました。特に、従来は三次元の材料のみが評価可能でしたが、今回、二次元材料や積層構造まで解析を広げることで、より実在材料に近い環境で量子状態の安定性を予測することに成功しました。約千種類の候補から190種類の有望な材料を抽出し、中でも代表的な二次元材料である二硫化タングス...

小型で低価格の我が国独自のLEO衛星の実現が求められています。東北大学電気通信研究所の末松憲治教授と21世紀情報通信研究センターの塚本悟司特任教授らは、そうした要望に応えるLEO衛星搭載用の高性能アンテナシステムの中核となる、ダイレクトデジタルRF方式を採用したミリ波（Q/V）帯のデジタル送受信機及びこれを用いたデジタルビームフォーミング（DBF）アレーアンテナを、世界で初めて開発し、その基本動作を確認しました。本研究成果であるアンテナモジュールと使用するICの試作結果などは12月2日から5日に韓国済州島にて開催される世界3大マイクロ波国際会議であるThe 37th Asia-Pa...

電気通信大学大学院情報理工学研究科基盤理工学専攻の池田暁彦准教授と理化学研究所放射光科学研究センターの久保田雄也研究員らを中心とした共同研究グループは、110テスラという極限強磁場下でX線自由電子レーザー実験に成功しました。本研究では、固体酸素が異方的に1％もの巨大な磁歪を示すことを観測し、その成果が国際的な物理学の学術誌Physical Review Letters に掲載され、注目論文（Editors' Suggestion）に選ばれました。...

電気通信大学大学院情報理工学研究科 情報・ネットワーク工学専攻博士前期課程2年の森山陽介氏、同専攻／宇宙・電磁環境研究センターの津田卓雄准教授と安藤芳晃准教授を中心とする、明治大学、国立極地研究所、東北大学、信州大学、総合地球環境学研究所らの共同研究グループは、トンガ沖海底火山噴火の影響で夜光雲 (中間圏の高度 80-85 km付近に発生する天然の雲)の活動が活発化したことを、日本の静止軌道衛星ひまわりの観測を中心とした総合解析によって発見しました。今回の研究成果は、1880年代から議論されてきた長年の謎である「火山噴火と夜光雲の関係」について、世界初の観測情報を提供するものです。...

酸化亜鉛はその良好なスピン量子コヒーレンスや強い電子相関（注4）から、量子ビット（注5）を含めた量子デバイスへの応用が期待されています。これまで、酸化亜鉛において電界制御の単一量子ドットの形成等が確認されていましたが、量子コンピュータ（注6）等への応用に際しては、量子ドットの数を増やすことが課題とされてきました。東...

磁石の中に形成される磁区を情報担体とするスピントロニクス素子は、次世代エレクトロニクスを担うテクノロジーとして期待されています。素子の動作には磁壁を電流で移動させる必要があり、小さな電流で高速に磁壁を移動させる材料や技術が切望されていました。東北大学大学院工学研究科の増田啓人大学院生（研究当時）、同大学金属材料研究所の山崎匠助教、高梨弘毅教授（研究当時、現：日本原子力研究開発機構）、関剛斎教授らは、2層のCoをIr中間層で反強磁性結合させてPt層で挟んだPt / Co / Ir / Co / Pt積層構造で、磁壁の移動について実験と計算の両面から調べま...

慶應義塾大学理工学部の山本詠士准教授、東北大学電気通信研究所の陰山弘典大学院生（大学院医工学研究科）および平野愛弓教授（材料科学高等研究所 (WPI-AIMR) ・大学院医工学研究科兼務）らの共同研究グループは、分子動力学シミュレーションと人工細胞膜実験を組み合わせることで、生体膜に対する電場作用の新しい側面を解明しました。従来広く研究されてきた膜垂直方向の電場とは異なり、膜水平方向の電場が脂質二重膜の構造を顕著に変化させることを明らかにしました。生体膜は細胞内外を仕切る単なるバリアではなく、イオンチャネルや受容体など多様な膜タンパク質の機能を支える能動的なプラットフォームです。そ...

ボディーランゲージという言葉があるように、私たちは日々の生活の中で感じたことをしばしば身体を使って表現します。しかし、異なる感情を伝える際に私たちがどの部位をどのように動かすのかについては多くのことが明らかになっていません。東北大学 電気通信研究所の程 苗 特任助教、曽加蕙 准教授、Schneider Victor Pierre特任研究員、北村 喜文 教授は、台湾の国立中正大学の藤原 健 副教授との共同研究により、欧米諸国で作成されたデータベースに頼ることなくアジア文化特有の感情表現を紐解くため、アジア人を対象とした多様な感情を対象とした身体動作データベースDIEM-A (Dive...

株式会社タムラ製作所（本社：東京都練馬区、代表取締役社長：中村 充孝、以下、「タムラ」）と国立大学東北大学（所在地：宮城県仙台市、総長：冨永 悌二、以下、「東北大学」）は、パワーエレクトロニクス市場において新たな価値を創造する素材、材料、デバイス、モジュールの研究開発を推進することを目的に、東北大学の産学連携先端材料研究開発センター（英語名称「Material Solution Center」、以下「MaSC」）内に、「タムラ製作所×東北大学　先端パワーエレクトロニクス共創研究所」を設置しました。東北大学では、ワイドバンドギャップ（以下、「WBG」）半導体パワーモジュール、...

ナノメートルスケールにおいて極めて高い安定性を持つと期待されるトポロジカル磁気構造の応用へ向けた研究が進められています。特に近年、二次元的（2D）トポロジカル磁気構造の一種である磁気スキルミオンを膜面直方向に拡張したひものような三次元的（3D）トポロジカル磁気構造が高い安定性や非線形的な励起が期待できることから注目を集めています。しかしながら、そのような三次元的な構造に特有の電流誘起ダイナミクスは、これまで明らかにされていませんでした。今回、独マインツ大学ヨハネスグーテンベルグ校及び東北大学からなる研究チームは、3D磁気スキルミオンひも（図1）の電流誘起ダイナミクスが印加する電流の...

電気通信大学大学院情報理工学研究科の大井一輝 特別研究学生(東北大学 大学院生)、同研究科基盤理工学専攻の遠藤晋平准教授の共同研究により、量子3体状態が分裂する新たな一般法則を発見しました。この成果は、フェルミ粒子の量子的挙動を明らかにする基礎物理学的意義があると同時に、原子核のような強い相互作用をする量子系を、冷却原子を用いて解明する『冷却原子型量子シミュレータ』の開発につながるという応用的意義もあります。本研究成果は物理学の専門誌Physical Review Research（オンライン版）に2025年9月11日（日本時間）に公開されました。...

磁性材料において、隣接する磁気モーメント間の結合強度を表す「交換スティフネス定数」は、磁区（注4）構造や磁気応答特性を決定する最も重要な物性値の一つです。この値の正確な測定は、磁気記録デバイスやスピントロニクス素子の設計において必要不可欠ですが、従来の測定法には装置の高コスト化や試料の損傷といった課題がありました。東北大学、豊橋技術科学大学、信越化学工業株式会社、トルコ・コチ大学による国際共同研究グループは、大規模3次元マイクロ磁気シミュレーション（注5）...

ウナギなどの細長い魚は、脊髄が損傷した後も泳ぐことができ、水中だけでなく陸上も移動できる優れた運動能力を持っています。東北大学学際科学フロンティア研究所の安井浩太郎助教、電気通信研究所の鈴木朱羅助教、石黒章夫教授は、公立はこだて未来大学の加納剛史教授、オタワ大学のEmily M. Standen准教授、スイス連邦工科大学ローザンヌ校のAstha Gupta大学院生、Auke J. Ijspeert教授らとの共同研究により、この驚異的な運動能力を生み出す神経回路メカニズムの解明に取り組みました。研究グループは、身体に備わる「伸展感覚」と「圧力感覚」の二つの感覚フィードバック...

東京大学大学院理学系研究科の脇田大輝特任研究員（兼・日本学術振興会特別研究員-PD）、東北大学電気通信研究所（兼・大学院工学研究科）修士課程（※研究当時）の山地聡史さん、大阪大学大学院理学研究科の梅津大輝講師、公立はこだて未来大学システム情報科学部の加納剛史教授らの研究グループは、昆虫のさなぎの中で体のつくりが大きく変わるとき、細胞に「個性」があることで細胞の群れ全体の働きがよくなり、「筋肉の断片を散らしながら」「安定した網目パターンにする」という２つの工程が速やかに両立することをシミュレーション※１により示しました（図１）。私たちの体はさまざまな種類の細胞で...

スピントロニクスの発展により、強磁性体を用いた不揮発性メモリー（磁気抵抗メモリー：MRAM）の社会実装が進展し、半導体集積回路の高機能化・省エネ化に貢献しています。一方で近年、基礎研究の領域では、全体としては磁力を持たない磁性材料である反強磁性体が注目されています。これまでこの反強磁性体の強磁性体との類似点や相違点が様々な角度から調べられてきましたが、強磁性体に対する工学的な優位性は明らかではありませんでした。このたび東北大学、物質・材...

NEDOは「省エネAI半導体及びシステムに関する技術開発事業」（以下、本事業）において、エッジ領域に適した高性能かつ省エネルギーな人工知能（AI)半導体デバイスの早期実現を目指して、開発を進めてきました。このたび、国立大学法人東北大学と株式会社アイシンは、磁気抵抗メモリ（MRAM）を大容量搭載したエッジ領域向け「CMOS／スピントロニクス融合AI半導体」を開発しました。OSやアプリの起動用途とメインメモリ用途を兼ねた内蔵メモリとしてCMOS／スピントロニクス融合技術を活用した、エッジAI向けアプリケーションプロセッサ搭載チップの開発は世界初となります。開発した...

全世界で人工知能（AI）の利用が拡大するにつれ、コンピューターがますます膨大なエネルギーを消費する問題が起こっています。コンピューターのエネルギー消費を抑えるため、特に素子の低消費電力化が重要な課題になっています。東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター長(以下、CIES)はこれまでSOT-MRAM技術の研究開発分野でリードし、世界に先駆けCMOS技術に融合したメモリ素子を開発して10年データ保持特性を持ちながら0.35ナノ秒の超高速データ書込み動作およびSOT-MRAMチップの動作実証に成功してきま...

生物の脳神経ネットワークに着想を得たスパイキングニューラルネットワーク（SNN）は、情報を発火信号（スパイク）の時系列として表現します。スパイクが発生していないときには情報処理が行われない特性（イベントドリブン性）を持つため、消費電力を極限まで抑えることができます。この特性は、限られた電力で高度な情報処理を実行する必要のあるエッジコンピューティングにおいて特に有効です。東北大学電気通信研究所の守谷哲特任助教と佐藤茂雄教授らの研究グループは、サブスレッショルド領域（注4...

量子コンピュータの基本素子である量子ビットの状態を高速・高精度に読み出すことは、量子情報処理において重要な課題です。特に半導体量子ドットでは、単一電子の電荷状態を検出する技術が量子ビット読み出しの鍵となっています。東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の篠﨑基矢特任助教と大塚朋廣准教授（電気通信研究所兼務）らの研究グループは、ベイズの定理に基づく逐次的な電荷状態推定手法を開発し、その性能を従来手法の閾値（しきいち）判定と比較しました。本研究では、測定信号のノイズ特性が電荷状態によって異なる条件下で、ベイズ手法が優れた性能を発揮することを確認しました。この方法により、リアルタ...

東京理科大学 先進工学部 マテリアル創成工学科の小嗣 真人教授、岡山大学の大林 一平教授、京都大学の平岡 裕章教授、筑波大学 数理物質系の三俣 千春教授らの研究グループは、トポロジーと自由エネルギーを活用した機械学習（AI）解析を実施し、薄膜結晶の電気的特性に大きな影響を与える樹枝状構造の枝分かれメカニズムを明らかにしました。これは、高品質な薄膜結晶の作製プロセスにつながる成果であり、次世代の電子デバイスへの応用が期待されます。Beyond 5Gの実現に向けて、現世代の 5Gよりも一桁以上高いテラヘルツ（THz）周波数帯で動作する電荷移動度（＊１）の高いデバイスが求められています。...

東京科学大学（Science Tokyo）物質理工学院 材料系の影山壮太郎大学院生（修士2年）、岡本一輝助教、舟窪浩教授、横田紘子教授、米国のペンシルベニア州立大のVenkatraman Gopalan（ベンカタラマン・ゴパラン）教授、東北大学の平永良臣准教授、上智大学 理工学部の内田寛教授らは、二つの元素が存在する、ウルツ鉱構造窒化物において、圧電性（用語1）や強誘電性（用語2）を示す物質を作製することに世界で初めて成功しました。ウルツ鉱構造を有する窒化物は、ノーベル賞を受賞した青色LEDで使用されている窒化ガリウム（GaN）や、スマートフォンの高周波ノイズフィルタで使用されてい...

アドバンスクリエイトのコンサルタントの中から、本研究に協力するコンサルタントを募り、実際にお客さまとオンライン保険相談を行っているときのコンサルタントの生体影響を調査いたします（図１）。具体的には、オンライン保険相談対応中の脈拍の計測や、その前後に採血やアンケート等を行い、アバター使用時、アバター不使用時で、どのような変化が見られるかについて多層的な調査を行います。図1　研究の概要図...