東北大と東大、電子のスピンを駆動力とするナノモーターを提案

【発表のポイント】

・ アインシュタイン自身が関わった生涯唯一の実験で発見された磁気回転効果（注1）をナノモーター（注2）の動作原理に利用できることを量子論によって解明した

・ 電子の自転運動「スピン」を駆動力とするナノモーターを提案した

・ カーボンナノチューブ-強磁性電極のハイブリッド構造で実現をめざす

・ ナノスケールの電気機械を回転駆動させる有力な方法として期待される

【概要】

　ナノスケールのモーターを駆動制御する技術の開発が注目されています。東北大学大学院理学研究科の泉田渉助教は、明治大学理工学部 奥山倫助教、仙台高等専門学校総合工学科 佐藤健太郎准教授、東京大学物性研究所 加藤岳生准教授、中国科学院大学カブリ理論科学研究所 松尾衛准教授と共に、電子の自転運動「スピン」を駆動力とするナノモーターを提案し、その駆動メカニズムに関する量子論を構築しました。電子のスピンに着目した本研究は、微小機械の回転駆動に関する新技術へつながることが期待されます。本研究成果は、米国物理学会誌「Physical Review Letters」に、2022年1月3日(現地時間)付けでオンライン掲載されました。

（注1）磁気回転効果

　磁石の磁気と回転運動が相互変換する効果。磁石の磁気量を変化させると磁石が回転しはじめる効果(アインシュタイン・ドハース効果)と、その逆効果として磁石を回転させると磁石の磁気量が変化する効果（バーネット効果）が知られている。前者は1915 年にアインシュタインとドハースが実験的に検証した。アインシュタインが行った唯一の実験 と言われている。後者は1915年にバーネットが実験的に検証した。

（注2）ナノモーター

　軸周りに回転するナノマテリアルの総称。本研究ではカーボンナノチューブとその軸を固定する軸受けからなる系を指す。