創発電磁場によるインダクタ ～インダクタの微細化に向けた新原理の実証～

理化学研究所（理研） 創発物性科学研究センター 量子ナノ磁性研究チームの横内 智行　客員研究員（東京大学 大学院総合文化研究科　助教）、強相関理論研究グループの永長 直人　グループディレクター（東京大学 大学院工学系研究科　教授）、強相関物性研究グループの十倉 好紀　グループディレクター（東京大学　卓越教授／東京大学 国際高等研究所 東京カレッジ）、東京大学 物性研究所の大谷 義近　教授（理研 創発物性科学研究センター 量子ナノ磁性研究チーム　チームリーダー）らの共同研究グループは、「創発電磁場」と呼ばれる量子力学的な効果によって生じる実効的な電磁場を用いた、新しいインダクタの原理の実証に成功しました。

本研究成果は、電気機器や電気回路などの小型化に必要な回路素子の１つであるインダクタの微細化に向けた、新原理の構築につながると期待できます。

今回、研究グループは、らせん磁気構造などの非共線的な磁気構造が電流で駆動すると、創発電場によってインダクタンスが生じること、また、このインダクタンスの値は従来のインダクタとは異なり、素子を小さくするにつれて増大することを理論的に明らかにしました。

さらに、この理論を実証するために、短周期のらせん磁気構造を持つ物質Ｇｄ_３Ｒｕ_４Ａｌ_１２（Ｇｄ：ガドリニウム、Ｒｕ：ルテニウム、Ａｌ：アルミニウム）を作製し、インダクタンスを評価しました。その結果、らせん磁気構造が電流駆動するとインダクタンスが生じること、その値は素子を小さくするにつれて増大することが実験的に明らかになりました。以上のことから、創発電磁場によるインダクタがインダクタの微細化に適していることが示されました。

本研究は、科学雑誌「Ｎａｔｕｒｅ」の掲載に先立ち、オンライン版（２０２０年１０月７日付：日本時間１０月８日）に掲載されます。