東北大,熱で金属が磁石になる現象を発見

JST戦略的創造研究推進事業において,東北大学の研究グループは,通常の状態では磁化(磁石の性質)を持たない金属が,熱を流すだけで磁石の性質を示す現象を発見した(ニュースリリース)。

金をはじめとする磁石ではない金属は,温度を上げても下げても磁石になることはないと考えられていた。研究グループは,イットリウム鉄ガーネット(YIG)という磁石の上に金の薄膜を張り付け,この試料の表と裏の間に温度勾配を作ることで,熱が流れている状態(熱非平衡状態)にした。

試料に対して垂直に磁場を加えながら,面に沿って金薄膜に電流を流し,電流と直角の方向に付けた電極に生じるホール電圧を測定した。

その結果,温度勾配に比例した大きさのホール電圧が金薄膜に生じることを発見し,この現象を「非平衡異常ホール効果」と命名した。これは温度勾配によって金薄膜に磁化が生じている証拠であり,熱を流すだけで金属が磁石になることを世界で初めて観測したことになるという。

この現象は,単位体積あたり100万分の1電磁単位という極めて微弱な磁化を電気信号として観測できることから,熱非平衡状態での新しい磁化測定法として利用できる。

また,熱と磁化との関係の理解が深まることで,熱を利用したスピントロニクスの研究が進み,日常生活で捨てられている熱を削減および利用する省エネ社会への貢献が期待されるとしている。

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