内案
催開

持 続 性社会のための材料とシステムに関する国 際会 議 2021のお 知らせ
ICMaSS2021
ホームページ

日程 ： 2021年11月4日（金）〜11月6日（日）会場 ：（オンライン開催）
ホームページ ：https://www.icmass.imass.nagoya-u.ac.jp/2021/
参加登録費 ： 一般 40,000円

Plenary
Speakers

学生 10,000円※早期登録は、一般 30,000円

学生 5,000円（9/30迄）1. 桑野博喜教授 ( 東北大学 )1. 桑野博喜教授"Piezoelectric energy harvesting"https://tohoku.pure.elsevier.com/ja/persons/hiroki-kuwano
2. 宝野和博理事 (NIMS)

特集◉水口研究室インタビュー"Heavy rare earth free and rare earth lean permanent magnets"
https://www.nims.go.jp/mmu/hono̲j.html

廃熱を電気に変換！

3. Prof. Chiris Van de Walle (UCSB,USA)"Exploring (and exploiting) the physics of ultra-wide-bandgap nitrides "2. 宝野和博理事https://www.materials.ucsb.edu/people/faculty/chris-g-van-de-walle

目 指 せ！エ ネ ル ギ ー 変 換 を 自 在 に 操 る 省 エ ネ マ ス タ ー

4. Prof. Tomás Palacios (MIT,USA)"-----" (TBA)
https://tpalacios.mit.edu/

同時開催

・International Symposium on Design & Engineering by Joint Inverse
Innovation for Materials Architecture (DEJI2MA)・International Symposium on Nitride Semiconductors

3. Prof. Chiris Van de Walle

・International Symposium on Nanomaterial based Electronics
・International Symposium on Materials and Process Informatics
・International Symposium on Energy Harvesting Technologies
・Harmonic Fusion of Renewable Energy and Commercial Electric Power System
前回開催時の様子

4. Prof. Tomás Palacios

青色LED基金の
ご案内

青色LED

青色LEDを作った窒化ガリウム（GaN）
は、未来の暮らしを支える重要な鍵。
研究開発にみなさまのご協力をお願いいたします。

ご寄附のお申込み、お問い合わせは、名古屋大学 未来材料・システム研究所 青色LED・未来材料研究支援事業事務局 へお願いいたします。
詳しくはホームページをご覧ください。

青色LED基金

https://www.cirfekikin.imass.nagoya-u.ac.jp/

事務室：名古屋大学研究所共同館Ⅰ 2階 〒464 - 8601 名古屋市千種区不老町
TEL：052 - 789- 5262 FAX：052 - 747- 6313 https://www.imass.nagoya-u.ac.jp/

名古屋大学

未 来 材 料 ・ シ ス テ ム 研 究所

特集
組 織 図

IMaSS 概 要
附属未来エレクトロニクス
集積研究センター

未来デバイス部

未来材料・システム研究所（IMaSS）
は、未来
社会で革新的な省エネルギーを実現させるた

マルチフィジックス
シミュレーション部

め、先端的な材料・デバイスそのものの根幹をな

先端物性解析部

す要素技術に関する基礎研究から、それらを社システム応用部

会実装するための高度なエネルギー変換技術・システム、環境負荷低減技術、エネルギーイン

国際客員部

附属高度計測技術
実践センター

フラの制御技術等のシステム構築に至る、幅広

産学協同研究部

い研究課題を一貫連鎖する研究拠点として、平研究戦略部

成27年10月に前身のエコトピア科学研究所から改組する形で誕生しました。

電子顕微鏡計測部

また、若手研究者の育成、産業界との共同研

私たち人間が、動力や電力などのエネルギーを作る時に地球上に放出する熱って、どれくらいかご存知ですか？元のエネルギーのうち活かされるのは大体４割で、６割は熱として大気中に捨てられているそうです。確《IMaSS HP》

稼働したら室外機が熱い空気を出しますし、工場からは大規模に熱を出

Ｘ線分光計測部

https://www.imass.nagoya-u.ac.jp/

しちゃってますよね。

かに、自動車を走らせたらエンジンルームは高熱を発するし、エアコンを

水口研究室では、地球温暖化に拍車をかけるこの「廃熱」
を電気エネ
ルギーに変換する研究に主に取り組んでいます。
「そんなことできるの？」と思ったアナタ、「できたらいいのに…」
を科学の力で実現させていくのも科学者、研究者なんです！
今回は、エネルギー変換を自在に操って、さらに省エネに貢献しようと材料プロセス部

いう水口研究室のお二人から、研究の着眼点や魅力について伺いました。

変換システム部

インタビュー／ 2021年7月

ネットワークシステム部

副所長

目 指 せ！エ ネ ル ギ ー 変 換 を 自 在 に 操 る 省 エ ネ マ ス タ ー

素粒子計測部

材料設計部

システム創成部門

廃熱を電気に変換！

究も活発に行っています。

材料物性部

所長

（ナノスピン・磁性材料創成工学グループ）

電磁波計測部

ナノ加工計測部
材料創製部門水口研究 室インタビュー

水 口 研 究 室 ◉ D ATA
未来材料・システム研究所 材料創製部門 材料設計部
代表／教授 水口 将輝
人数／10人（教授1、准教授1、M1:2、D4:6）
https://mizuguchi-gr.jp/

IMaSS広報委員会

循環システム部
エネルギーシステム（中部電力）寄附研究部門
システム創成部門関連

トヨタ先端パワーエレクトロニクス寄附研究部門
産総研・名大 窒化物半導体先進デバイス
オープンイノベーションラボラトリ【表紙写真説明】トヨタ先端パワーエレクトロニクス産学協同研究部門
デンソー自動車用パワーエレクトロニクス産学協同研究部門

試料（サンプル）作りをする装置。
様々な機能を示す試料作りが、正確な良いデータを得るためにとても重要

豊田合成GaN先端デバイス応用産学協同研究部門
旭化成次世代デバイス産学協同研究部門
豊田中研GaNパワーデバイス産学協同研究部門
三菱ケミカルGaN基板デバイス産学協同研究部門
ローム複合系シミュレーション産学協同研究部門

研究所組織図デンソー革新的ナノカーボン応用産学協同研究部門

特集 水口研究室インタビュー

附属未来エレクトロニクス集積研究センター関連

廃熱を電気に変換！
目指せエネルギー変換を自在に操る省エネマスター

エネルギー変換エレクトロニクス実験施設

研究報告

超高圧電子顕微鏡施設

活動報告

先端技術共同研究施設

裏表紙 ICMaSS 2021 開催案内

研究所事務部
研究室の実験装置群の前に立つ（左から）水口教授、宮町准教授
令和3年9月1日現在

特集
組 織 図

IMaSS 概 要
附属未来エレクトロニクス
集積研究センター

未来デバイス部

未来材料・システム研究所（IMaSS）
は、未来
社会で革新的な省エネルギーを実現させるた

マルチフィジックス
シミュレーション部

め、先端的な材料・デバイスそのものの根幹をな

先端物性解析部

す要素技術に関する基礎研究から、それらを社システム応用部

会実装するための高度なエネルギー変換技術・システム、環境負荷低減技術、エネルギーイン

国際客員部

附属高度計測技術
実践センター

フラの制御技術等のシステム構築に至る、幅広

産学協同研究部

い研究課題を一貫連鎖する研究拠点として、平研究戦略部

成27年10月に前身のエコトピア科学研究所から改組する形で誕生しました。

電子顕微鏡計測部

また、若手研究者の育成、産業界との共同研

私たち人間が、動力や電力などのエネルギーを作る時に地球上に放出する熱って、どれくらいかご存知ですか？元のエネルギーのうち活かされるのは大体４割で、６割は熱として大気中に捨てられているそうです。確《IMaSS HP》

稼働したら室外機が熱い空気を出しますし、工場からは大規模に熱を出

Ｘ線分光計測部

https://www.imass.nagoya-u.ac.jp/

しちゃってますよね。

かに、自動車を走らせたらエンジンルームは高熱を発するし、エアコンを

水口研究室では、地球温暖化に拍車をかけるこの「廃熱」
を電気エネ
ルギーに変換する研究に主に取り組んでいます。
「そんなことできるの？」と思ったアナタ、「できたらいいのに…」
を科学の力で実現させていくのも科学者、研究者なんです！
今回は、エネルギー変換を自在に操って、さらに省エネに貢献しようと材料プロセス部

いう水口研究室のお二人から、研究の着眼点や魅力について伺いました。

変換システム部

インタビュー／ 2021年7月

ネットワークシステム部

副所長

目 指 せ！エ ネ ル ギ ー 変 換 を 自 在 に 操 る 省 エ ネ マ ス タ ー

素粒子計測部

材料設計部

システム創成部門

廃熱を電気に変換！

究も活発に行っています。

材料物性部

所長

（ナノスピン・磁性材料創成工学グループ）

電磁波計測部

ナノ加工計測部
材料創製部門水口研究 室インタビュー

水 口 研 究 室 ◉ D ATA
未来材料・システム研究所 材料創製部門 材料設計部
代表／教授 水口 将輝
人数／10人（教授1、准教授1、M1:2、B4:6）
https://mizuguchi-gr.jp/

IMaSS広報委員会

循環システム部
エネルギーシステム（中部電力）寄附研究部門
システム創成部門関連

トヨタ先端パワーエレクトロニクス寄附研究部門
産総研・名大 窒化物半導体先進デバイス
オープンイノベーションラボラトリ【表紙写真説明】トヨタ先端パワーエレクトロニクス産学協同研究部門
デンソー自動車用パワーエレクトロニクス産学協同研究部門

試料（サンプル）作りをする装置。
様々な機能を示す試料作りが、正確な良いデータを得るためにとても重要

豊田合成GaN先端デバイス応用産学協同研究部門
旭化成次世代デバイス産学協同研究部門
豊田中研GaNパワーデバイス産学協同研究部門
三菱ケミカルGaN基板デバイス産学協同研究部門
ローム複合系シミュレーション産学協同研究部門

研究所組織図デンソー革新的ナノカーボン応用産学協同研究部門

特集 水口研究室インタビュー

附属未来エレクトロニクス集積研究センター関連

廃熱を電気に変換！
目指せエネルギー変換を自在に操る省エネマスター

エネルギー変換エレクトロニクス実験施設

研究報告

超高圧電子顕微鏡施設

活動報告

先端技術共同研究施設

裏表紙 ICMaSS 2021 開催案内

研究所事務部
研究室の実験装置群の前に立つ（左から）水口教授、宮町准教授
令和3年9月1日現在

特集

磁化

水口 研 究 室

異常ネルンスト効果の概念図。磁性体に熱勾配を加えると、熱勾配と磁化に直行する
方向に電圧が生じる。

起電力

熱勾配

捨 てられる熱を利 用！？
早速ですが、水口研究室の特徴を教えてください。
水口ているのは鉄ですとか、コバルト、ニッケルみたいなもの。こうをベースに使って、熱源を電気に変換するといったことをしいった単純な元素はもちろんなんですが、そういったものを組ています。

み合わせた化合物とか、金属だけではなく半導体や絶縁体な

それは例の１つですね。自動車っていうのは熱の塊で、結構熱を捨てているんですよ。エンジンやマフラーっ

1998年東京大学卒業、2003年同大学博士課程修了。2003年日本
学術振興会特別研究員。2004年大阪大学特任助手。2007年東北大

ベースとなるのはいわゆる磁性材料で、皆さんよく知っができます。そんな中で我々は主に、磁性材料というもの

水口

MIZUGUCHI, Masaki

どんな材料を使うんですか？
水口

ですか？

宮町先生はいかがですか？

結びつくような現象が得られます。

えば水口研究室で作製した材料の磁石の起源を、顕微鏡

絶縁体もあるんですね。

界の仕事をメインにやっています。

水口ている熱を回収してうまく動力に回すことができれば、もっですけれど、鉄ガーネットとか、いわゆるガーネットみたいなと燃費が上がるわけですよね？全体的に見れば。あれはそ

酸化物材のようなものでも磁性を持つ材料があるんです。

宮町

一見役立ちそうもないんですが、そういったものも役立つっ

石はどうして引き付けられる（反発しあう）のか、磁石ってていうことが最近わかってきています。

いったい何だ？という根源的なことを解明する基礎研究をこういったことを目指す研究テーマで賞をいただきました。
その考えは、何にでも応用できるということですか？

絶縁体は、金属の反対で電気を通さない材料なんを使って原子１個のレベルで観るといった、もっとミクロな世て、かなり熱くなってるじゃないですか。そういう捨てられとして捨てられていて、大体、世の中で作られるエネルギー

か？

読書、旅行、麻雀、カラオケ、電話、他多数。自転車に乗るのも山に登のうちの４割しか活かされず、６割は捨てられているんです水口よ。そういったエネルギーをうまく回収して、熱に限らず様々合っていうのは、何か熱勾配を起こせばいいんです。例えば、なエネルギー源の間で変換し、新しい電力を生んだり活用で先ほど言ったような材料で数センチメートルくらいの大きさのきる材料やシステムを作るといった研究を進めています。

ものを作って、一方を温水に浸けて熱い、もう一方は冷たいと週末に呑むお酒は格別です。

原 子１個１個 の 並 びを観る

宮町 私も磁性・磁石について研究をしているんですが、例●好きなこと・趣味／スキー、ゴルフ、スキューバダイビング、ダンス、
るのも、野球を観るのもやるのも好きです。楽器はピアノ、トランペッ

うなことの研究に、私自身は身を置いています。

能を活用してエネルギーの変換や、その他様々なサイエンスに

目の前でその状態を作るというようなことはできます

ト、ギター、などなど何でもやります。でも、一番好きなのはお酒。妻

私だけでなく、磁性の研究者は皆さんおっしゃるんでですけど、結局やっぱりベースでは磁石とかスピンっていうよ

どの磁性材料を組み合わせることにより、磁気やスピン※3の機

水口 そうです。熱の話で言えば、いろいろなところで廃熱学助教、2009年同大学准教授。2020年名古屋大学教授。

水口

すけどね（笑）。いろんな材料があってあれこれやっているん

太陽光はもちろん、音や振動、電磁波からも発電すること少し前に車関係で受賞されていたのもそういった内容

水口 将 輝ベ ースは 磁 性 材 料

社会的にも学術的にもエネルギーが注目されていますが、エネルギー源っていろいろあるんですよね。水や風、

教授

電圧

水口

エネルギーを創出するために、全く新しいエネル

ギー変換技術に注目が集まりがちですが、我々は古くから知られる「異常ネルンスト効果」（右上図参照）という熱磁気原子の並びや、原子1個の磁気シグナルを観て、磁れまで主に行ってきました。これからはそれをどうやって実社会に繋げるのか、というところにも取り組みたいと思ってできますよ。熱電変換※4、熱から電気に変換する場

います。
ヒーター

という状況を作ると熱の勾配がありますよね？そうするとそこにつないだ豆電球がピカッと光ります。
この研究はすごいぞ、楽しいぞと思うようになったのはいつ頃からですか？

熱の差だけで電気が発生する！

効果を、ナノスケール※1の磁性体超構造※2に適用すること

水口 ５〜６年前くらいからですかね。名古屋大学へ来る前、で、飛躍的に大きな熱電変換効率を持つ材料の創製を目

前任地の東北大学で始めた研究です。基本的には学生時代

指しています。この異常ネルンスト効果を、熱から電気にエから磁性材料をやっていました。磁性に非常に興味がありまに撮 影したところ。測 定

ネルギーを変換することに使おうとしたのは、我々がほぼ最して。磁石って、物もくっつけるんですけど、研究者の気持ちした２ つ の 場 所 の 間 に初なんです。今は、世界的にも結構競争が激しい分野にですとか、興味を惹きつけるところがあって。

なっています。

試料に熱勾配がある状態
を、サーモカメラで実際2℃ぐらいの温 度 差がついているのがわかります。

なるほど、上手におっしゃいますね！

基礎知識
※1

ナノスケール

ナノメートル単位のスケール。即ち、10億分の1メートル単位の大きさの世界のこと。1nm=0.000000001m※3 スピン※4磁性体の結晶構造や界面構造を制御し、スピンの傾きや空間粒子の磁気にかかわる量。自身で回転する運動の一種で、「自転」のイメージでとら

ゼーベック効果、ペルティエ効果、トムソン効果などの、熱と電的配置を操ることにより新たな機能・物性を創出する構造。

えるとわかりやすいが、古典力学の自転とは異なる。外から磁力が作用すると、それ気を関係づける現象の総称。例えば、2種類の異なる金属またと同じ(平行)か逆(反平行)の向きになる。電子スピンを制御すると電流の流れやすは半導体を接合して、両端に温度差を生じさせると起電力が生さを変えたりできるため、次世代記録・回路開発の分野でも注目されている。

じるのがゼーベック効果。

※2磁性体超構造

熱電変換

←温度分布

熱から電気を作ることができるんですね。

原子レベルで観ると磁石の起源がわかるんですね。

特集

磁化

水口 研 究 室

異常ネルンスト効果の概念図。磁性体に熱勾配を加えると、熱勾配と磁化に直行する
方向に電圧が生じる。

起電力

熱勾配

捨 てられる熱を利 用！？
早速ですが、水口研究室の特徴を教えてください。
水口ているのは鉄ですとか、コバルト、ニッケルみたいなもの。こうをベースに使って、熱源を電気に変換するといったことをしいった単純な元素はもちろんなんですが、そういったものを組ています。

み合わせた化合物とか、金属だけではなく半導体や絶縁体な

それは例の１つですね。自動車っていうのは熱の塊で、結構熱を捨てているんですよ。エンジンやマフラーっ

1998年東京大学卒業、2003年同大学博士課程修了。2003年日本
学術振興会特別研究員。2004年大阪大学特任助手。2007年東北大

ベースとなるのはいわゆる磁性材料で、皆さんよく知っができます。そんな中で我々は主に、磁性材料というもの

水口

MIZUGUCHI, Masaki

どんな材料を使うんですか？
水口

ですか？

宮町先生はいかがですか？

結びつくような現象が得られます。

えば水口研究室で作製した材料の磁石の起源を、顕微鏡

絶縁体もあるんですね。

界の仕事をメインにやっています。

水口ている熱を回収してうまく動力に回すことができれば、もっですけれど、鉄ガーネットとか、いわゆるガーネットみたいなと燃費が上がるわけですよね？全体的に見れば。あれはそ

酸化物材のようなものでも磁性を持つ材料があるんです。

宮町

一見役立ちそうもないんですが、そういったものも役立つっ

石はどうして引き付けられる（反発しあう）のか、磁石ってていうことが最近わかってきています。

いったい何だ？という根源的なことを解明する基礎研究をこういったことを目指す研究テーマで賞をいただきました。
その考えは、何にでも応用できるということですか？

絶縁体は、金属の反対で電気を通さない材料なんを使って原子１個のレベルで観るといった、もっとミクロな世て、かなり熱くなってるじゃないですか。そういう捨てられとして捨てられていて、大体、世の中で作られるエネルギー

か？

読書、旅行、麻雀、カラオケ、電話、他多数。自転車に乗るのも山に登のうちの４割しか活かされず、６割は捨てられているんです水口よ。そういったエネルギーをうまく回収して、熱に限らず様々合っていうのは、何か熱勾配を起こせばいいんです。例えば、なエネルギー源の間で変換し、新しい電力を生んだり活用で先ほど言ったような材料で数センチメートルくらいの大きさのきる材料やシステムを作るといった研究を進めています。

ものを作って、一方を温水に浸けて熱い、もう一方は冷たいと週末に呑むお酒は格別です。

原 子１個１個 の 並 びを観る

宮町 私も磁性・磁石について研究をしているんですが、例●好きなこと・趣味／スキー、ゴルフ、スキューバダイビング、ダンス、
るのも、野球を観るのもやるのも好きです。楽器はピアノ、トランペッ

うなことの研究に、私自身は身を置いています。

能を活用してエネルギーの変換や、その他様々なサイエンスに

目の前でその状態を作るというようなことはできます

ト、ギター、などなど何でもやります。でも、一番好きなのはお酒。妻

私だけでなく、磁性の研究者は皆さんおっしゃるんでですけど、結局やっぱりベースでは磁石とかスピンっていうよ

どの磁性材料を組み合わせることにより、磁気やスピン※3の機

水口 そうです。熱の話で言えば、いろいろなところで廃熱学助教、2009年同大学准教授。2020年名古屋大学教授。

水口

すけどね（笑）。いろんな材料があってあれこれやっているん

太陽光はもちろん、音や振動、電磁波からも発電すること少し前に車関係で受賞されていたのもそういった内容

水口 将 輝ベ ースは 磁 性 材 料

社会的にも学術的にもエネルギーが注目されていますが、エネルギー源っていろいろあるんですよね。水や風、

教授

電圧

水口

エネルギーを創出するために、全く新しいエネル

ギー変換技術に注目が集まりがちですが、我々は古くから知られる「異常ネルンスト効果」（右上図参照）という熱磁気原子の並びや、原子1個の磁気シグナルを観て、磁れまで主に行ってきました。これからはそれをどうやって実社会に繋げるのか、というところにも取り組みたいと思ってできますよ。熱電変換※4、熱から電気に変換する場

います。
ヒーター

という状況を作ると熱の勾配がありますよね？そうするとそこにつないだ豆電球がピカッと光ります。
この研究はすごいぞ、楽しいぞと思うようになったのはいつ頃からですか？

熱の差だけで電気が発生する！

効果を、ナノスケール※1の磁性体超構造※2に適用すること

水口 ５〜６年前くらいからですかね。名古屋大学へ来る前、で、飛躍的に大きな熱電変換効率を持つ材料の創製を目

前任地の東北大学で始めた研究です。基本的には学生時代

指しています。この異常ネルンスト効果を、熱から電気にエから磁性材料をやっていました。磁性に非常に興味がありまに撮 影したところ。測 定

ネルギーを変換することに使おうとしたのは、我々がほぼ最して。磁石って、物もくっつけるんですけど、研究者の気持ちした２ つ の 場 所 の 間 に初なんです。今は、世界的にも結構競争が激しい分野にですとか、興味を惹きつけるところがあって。

なっています。

試料に熱勾配がある状態
を、サーモカメラで実際2℃ぐらいの温 度 差がついているのがわかります。

なるほど、上手におっしゃいますね！

基礎知識
※1

ナノスケール

ナノメートル単位のスケール。即ち、10億分の1メートル単位の大きさの世界のこと。1nm=0.000000001m※3 スピン※4磁性体の結晶構造や界面構造を制御し、スピンの傾きや空間粒子の磁気にかかわる量。自身で回転する運動の一種で、「自転」のイメージでとら

ゼーベック効果、ペルティエ効果、トムソン効果などの、熱と電的配置を操ることにより新たな機能・物性を創出する構造。

えるとわかりやすいが、古典力学の自転とは異なる。外から磁力が作用すると、それ気を関係づける現象の総称。例えば、2種類の異なる金属またと同じ(平行)か逆(反平行)の向きになる。電子スピンを制御すると電流の流れやすは半導体を接合して、両端に温度差を生じさせると起電力が生さを変えたりできるため、次世代記録・回路開発の分野でも注目されている。

じるのがゼーベック効果。

※2磁性体超構造

熱電変換

←温度分布

熱から電気を作ることができるんですね。

原子レベルで観ると磁石の起源がわかるんですね。

特集

水口 研 究 室

原子磁石

白金表面に吸着した
原子磁石の STM 像

白金表面の原子配列

走査トンネル型顕微鏡で、ご苦労されている点ってあき出すこともすごく大事なんですが、シンプルな現象の中に真りますか？

理が隠されているっていうことを感じられる瞬間が面白いかな

宮町

電子顕微鏡と同じで、振動があると像が揺れてしまと思います。

宮町先生は、この4月に名古屋に来られたばかりでした

うので、その振動を抑えることはとても重要です。例えばね。どういった測定や評価をされているのでしょうか。

建物の５階ですと、１秒間に３回位揺れてるんですね。我々

水口

走査型トンネル顕微鏡 ※5（STM）という顕微鏡をはほとんど感じませんが、STM装置にはその振動がノイズて嬉しいですよね。難しいことがあって、こっちにも難しいこ使っているのですが、物質表面の原子がどう配列しているとして入ってしまいます。それから、できるだけ物質の表面とがあるんですよ。で、それぞれ難しいなと考えているんでのかを原子１個のレベルで観察することができます。表面のが汚れないようにしないといけないので、超高真空環境をすが、実はそこは繋がっていて、なんだ、それは結局そうい

凹凸情報だけでなく、磁気シグナルも検出可能なため、物整備することが必要です。STMの針の形が良くないってい

うことかって。こんなシンプルなことに繋がっているんだとい質の磁石としての強さを原子スケールで調べることも可能

うこともあります。

うことがわかった時っていうのは、頭もすっきりするし、１つの宮町で、そういった測定や評価をしています。

針の先端の形が影響するんですか。
水口ね。

けたりっていうのを、制御できるようになるのは多分経験で、はい。STMでは先端が鋭く尖った針で物質表面を私もそう思っています。シンプルなことに気が付くのっ

自然の摂理の上に自分が乗っかっているような、「あ、これで原子の並びの凹凸具合や磁気シグナルがわかるんです
宮町

科学者の醍醐味ですね。

最後は原子１個なので、その１個を微妙に取ったりつ

恐らく見えない中で想像でやってますよね。針の先が今どう

ここからここまでは理解できた」
っていうような喜びを感じるときはありますよね。
具体的にそう感じた経験談があれば教えてください。

なぞることによって凹凸情報を得るのですが、それだけでなっているのかって。

はなく、原子操作と言って針で原子をひとつずつ動かして

宮町

宮町

原子を文字のように並べたりすることもできます。

学や数学がベースになっているんですね。どうすれば原子１

今どう感じているんだろう」って、針の気持ちになる（笑）
。

気持ちは本当にそういう感じです。慣れてくると「針は個でも強い磁石になるかということは量子力学の、まさに教准教授 宮町

科書に載っているようなことから理解することができます。そ原子操作
ドイツ留学時（KIT）に行ったロゴ作成の様子

科学者の醍醐味
1

3

2

4は皆さん同じことを言われると思いますが、世界中の誰も知なんですけどね。もう一つは、成果が得られた時、一緒にやってるスタッフとか学生さんと共有できる達成感があること。それから周りへの波及効果ですね。

針の先端の気持ちになる!?

はい。コロナが落ち着いて一般公開等の大学・研究所のイベントができるようになったら、来場者にリモートでSTM測定プログラムを触ってもらい、原子を動かすことを体験してもら

性研究所助教。2020年電気通信大学テニュアトラック助教（卓越研究員）。2021年〜名古屋大学准教授。

記号の羅列に見えていた公式の意味が目に見えて「こ●好きなこと・趣味／海外旅行、ビール飲み比べ（ドイツのビール修

れか〜！」
っていう感じですか？
宮町

士号持っています）、ジムでの筋トレ。

そうですね、しかもその式というのがすごくシンプルで、「この式がこの物理現象を支配しているんだ」ということが目に見えてわかることが、サイエンスの面白さの一つかなと考えています。また、基礎研究から一歩進んだ応用研究でも宮町先生はいかがですか？
宮町

一般の人でも原子を動かすことができるんですか？

ドイツカールスルーエ工科大学博士研究員。2013年東京大学物とを現実に確認できた時には、「お〜！」って思いましたね。

やはりまずは、新しいものを発見した時です。研究者

らなくて、今この瞬間、私しか知らないんだという。自己満足5

2005年大阪大学卒業。2008年同大学博士課程修了。2009年の量子力学の法則に則って、安定で強い磁石になっているこ
水口

俊生

MIYAMACHI, Toshio

してSTMを使って実際に原子磁石を観測してみて、本当にそ研究をされていて、楽しいと思うことは？

宮町

例えば原子磁石についてですと、その起源は量子力

この原子レベルでの物理現象を考慮してあげると、革新的ながあったんだなと思います。
周囲に影響される年頃ですからね。

そうですね、新しい発見をした時や『Nature』などに性能を持つ磁性材料やデバイスの実現につながることが我々

水口

論文が出るようなうまくいった仕事は実はすごくシンプルで、の最近の仕事でわかってきているので、その辺りが今、面白あったんですが、そこに行くのがとにかく楽しみだったことはスーッと落ちていくようなその自然の法則の美しさに触れるこいなと思っているところです。

強烈に覚えています。行く前からパンフレットや紹介本で、どとができるときにワクワクしますね。そこがサイエンスの面白さ
かな、と感じています。複雑な計算や解析によって結論を導えればと考えています。

小学校５年生の時に茨城県のつくば市で科学万博がんなパビリオンがあるかといったことを全て予習して、行って研 究 者 になったきっか け

楽しんだのを覚えてます。
自然に好きなことを続けていられるということは、ご全ての研究者が共感するところでしょうね。ところで、

基礎知識
※5

研究者になろうと思ったきっかけは？

走査型トンネル顕微鏡

水口

家族の協力あってこそですね。
水口

それはそのとおりですね。まず、私がどんな研究をし私自身は、研究者になろうと思ったことはないんです。

ているのかも全くわからない状態で、大学院の博士課程まで

ローブ）と導電性試料の間に弱い電圧をかけながら探針を接近させると、トンネル電流が小学校の低学年までは、ルパン三世になりたいと思ってまし進学させてもらい、両親に感謝したいですね。それから、研流れる。この電流は両者の距離の変化に敏感で、
トンネル電流を一定に保ちながら試料表た（笑）
。でも、小学校の卒業文集を読み返すと、小６の時は究者になったあとも、深夜・休日を問わず仕事をする｢研究者「NASAに行ってロケットを作って、ロケットに乗ってどこかにといういきもの（笑）
｣を理解してくれる妻・子供たちの協力なく行きたい」って書いてるので、その頃から科学技術には興味

しては、研究を続けていくことは難しいでしょうね。

scanning tunneling microscope 略称STM。試料表面に鋭くとがった金属探針（プ

面を走査すると、試料表面の凹凸を原子の尺度でなぞることができることから、表面科学の研究を画期的に進展させた。半導体や金属表面の観察をはじめ、有機材料から生体分子の研究まで幅広い分野で利用されている。

STM探針

先端拡大図

IBMチューリヒ研究所のG.ビニッヒとH.ローラーが1980年代初頭に発明、この功績により両者は1986年にノーベル物理学賞を受賞している。

STM探針と試料表面の走査電子顕微鏡像

特集

水口 研 究 室

原子磁石

白金表面に吸着した
原子磁石の STM 像

白金表面の原子配列

走査トンネル型顕微鏡で、ご苦労されている点ってあき出すこともすごく大事なんですが、シンプルな現象の中に真りますか？

理が隠されているっていうことを感じられる瞬間が面白いかな

宮町

電子顕微鏡と同じで、振動があると像が揺れてしまと思います。

宮町先生は、この4月に名古屋に来られたばかりでした

うので、その振動を抑えることはとても重要です。例えばね。どういった測定や評価をされているのでしょうか。

建物の５階ですと、１秒間に３回位揺れてるんですね。我々

水口

走査型トンネル顕微鏡 ※5（STM）という顕微鏡をはほとんど感じませんが、STM装置にはその振動がノイズて嬉しいですよね。難しいことがあって、こっちにも難しいこ使っているのですが、物質表面の原子がどう配列しているとして入ってしまいます。それから、できるだけ物質の表面とがあるんですよ。で、それぞれ難しいなと考えているんでのかを原子１個のレベルで観察することができます。表面のが汚れないようにしないといけないので、超高真空環境をすが、実はそこは繋がっていて、なんだ、それは結局そうい

凹凸情報だけでなく、磁気シグナルも検出可能なため、物整備することが必要です。STMの針の形が良くないってい

うことかって。こんなシンプルなことに繋がっているんだとい質の磁石としての強さを原子スケールで調べることも可能

うこともあります。

うことがわかった時っていうのは、頭もすっきりするし、１つの宮町で、そういった測定や評価をしています。

針の先端の形が影響するんですか。
水口ね。

けたりっていうのを、制御できるようになるのは多分経験で、はい。STMでは先端が鋭く尖った針で物質表面を私もそう思っています。シンプルなことに気が付くのっ

自然の摂理の上に自分が乗っかっているような、「あ、これで原子の並びの凹凸具合や磁気シグナルがわかるんです
宮町

科学者の醍醐味ですね。

最後は原子１個なので、その１個を微妙に取ったりつ

恐らく見えない中で想像でやってますよね。針の先が今どう

ここからここまでは理解できた」
っていうような喜びを感じるときはありますよね。
具体的にそう感じた経験談があれば教えてください。

なぞることによって凹凸情報を得るのですが、それだけでなっているのかって。

はなく、原子操作と言って針で原子をひとつずつ動かして

宮町

宮町

原子を文字のように並べたりすることもできます。

学や数学がベースになっているんですね。どうすれば原子１

今どう感じているんだろう」って、針の気持ちになる（笑）
。

気持ちは本当にそういう感じです。慣れてくると「針は個でも強い磁石になるかということは量子力学の、まさに教准教授 宮町

科書に載っているようなことから理解することができます。そ原子操作
ドイツ留学時（KIT）に行ったロゴ作成の様子

科学者の醍醐味
1

3

2

4は皆さん同じことを言われると思いますが、世界中の誰も知なんですけどね。もう一つは、成果が得られた時、一緒にやってるスタッフとか学生さんと共有できる達成感があること。それから周りへの波及効果ですね。

針の先端の気持ちになる!?

はい。コロナが落ち着いて一般公開等の大学・研究所のイベントができるようになったら、来場者にリモートでSTM測定プログラムを触ってもらい、原子を動かすことを体験してもら

性研究所助教。2020年電気通信大学テニュアトラック助教（卓越研究員）。2021年〜名古屋大学准教授。

記号の羅列に見えていた公式の意味が目に見えて「こ●好きなこと・趣味／海外旅行、ビール飲み比べ（ドイツのビール修

れか〜！」
っていう感じですか？
宮町

士号持っています）、ジムでの筋トレ。

そうですね、しかもその式というのがすごくシンプルで、「この式がこの物理現象を支配しているんだ」ということが目に見えてわかることが、サイエンスの面白さの一つかなと考えています。また、基礎研究から一歩進んだ応用研究でも宮町先生はいかがですか？
宮町

一般の人でも原子を動かすことができるんですか？

ドイツカールスルーエ工科大学博士研究員。2013年東京大学物とを現実に確認できた時には、「お〜！」って思いましたね。

やはりまずは、新しいものを発見した時です。研究者

らなくて、今この瞬間、私しか知らないんだという。自己満足5

2005年大阪大学卒業。2008年同大学博士課程修了。2009年の量子力学の法則に則って、安定で強い磁石になっているこ
水口

俊生

MIYAMACHI, Toshio

してSTMを使って実際に原子磁石を観測してみて、本当にそ研究をされていて、楽しいと思うことは？

宮町

例えば原子磁石についてですと、その起源は量子力

この原子レベルでの物理現象を考慮してあげると、革新的ながあったんだなと思います。
周囲に影響される年頃ですからね。

そうですね、新しい発見をした時や『Nature』などに性能を持つ磁性材料やデバイスの実現につながることが我々

水口

論文が出るようなうまくいった仕事は実はすごくシンプルで、の最近の仕事でわかってきているので、その辺りが今、面白あったんですが、そこに行くのがとにかく楽しみだったことはスーッと落ちていくようなその自然の法則の美しさに触れるこいなと思っているところです。

強烈に覚えています。行く前からパンフレットや紹介本で、どとができるときにワクワクしますね。そこがサイエンスの面白さ
かな、と感じています。複雑な計算や解析によって結論を導えればと考えています。

小学校５年生の時に茨城県のつくば市で科学万博がんなパビリオンがあるかといったことを全て予習して、行って研 究 者 になったきっか け

楽しんだのを覚えてます。
自然に好きなことを続けていられるということは、ご全ての研究者が共感するところでしょうね。ところで、

基礎知識
※5

研究者になろうと思ったきっかけは？

走査型トンネル顕微鏡

水口

家族の協力あってこそですね。
水口

それはそのとおりですね。まず、私がどんな研究をし私自身は、研究者になろうと思ったことはないんです。

ているのかも全くわからない状態で、大学院の博士課程まで

ローブ）と導電性試料の間に弱い電圧をかけながら探針を接近させると、トンネル電流が小学校の低学年までは、ルパン三世になりたいと思ってまし進学させてもらい、両親に感謝したいですね。それから、研流れる。この電流は両者の距離の変化に敏感で、
トンネル電流を一定に保ちながら試料表た（笑）
。でも、小学校の卒業文集を読み返すと、小６の時は究者になったあとも、深夜・休日を問わず仕事をする｢研究者「NASAに行ってロケットを作って、ロケットに乗ってどこかにといういきもの（笑）
｣を理解してくれる妻・子供たちの協力なく行きたい」って書いてるので、その頃から科学技術には興味

しては、研究を続けていくことは難しいでしょうね。

scanning tunneling microscope 略称STM。試料表面に鋭くとがった金属探針（プ

面を走査すると、試料表面の凹凸を原子の尺度でなぞることができることから、表面科学の研究を画期的に進展させた。半導体や金属表面の観察をはじめ、有機材料から生体分子の研究まで幅広い分野で利用されている。

STM探針

先端拡大図

IBMチューリヒ研究所のG.ビニッヒとH.ローラーが1980年代初頭に発明、この功績により両者は1986年にノーベル物理学賞を受賞している。

STM探針と試料表面の走査電子顕微鏡像

特集

水口 研 究 室

研究報告◉

最後に、未来の研究者（若者）にメッセージを。
水口

若者は若者らしくあるべき、というのが私の考え方

無機結晶で柔粘性結晶のような格子ダイナミクスを実現

薄膜を作る装置です。それは容姿や価値観といった意味ではなく、人生と【超高真空スパッタ】の向き合い方のことですね。若い時しかできない、チャレン

平松 健史 M1

たけし

国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学工ジングな生き方はあって当然と思ってますし、その情熱の向
く先が研究であれば、腹一杯、研究してもらえればいいと学研究科の片山 尚幸 准教授、
小島 慶太
（大学院

思います。そのときは、研究とはこうあるべき、という固定

博士前期課程学生）
らの研究グループは、未来材概念にとらわれず、自由な発想で挑んでいくことができるの料・システム研究所の齋藤 晃 教授と服部 颯介

が若手研究者の特権だと思います。

（大学院博士前期課程学生）
らの研究グループとの宮町

私は学生時、博士研究員時、助教時に専門や研究

共同研究により、リチウム、バナジウム、
硫黄からな対象を変えてきました。これまでの自分の研究キャリアを振る無機結晶が、柔粘性結晶のような格子ダイナミク

り返ってみるとこの時期に色々な研究分野に携わったことでスを示すことを発見しました。

研究者としての幅が広がったように感じています。研究者と原子が規則的に整列した固体結晶の中には、低

して専門分野の柱は必要ですが、関連分野にも興味を持っ温に下げると格子が自発的に変形して規則的なパて広い視野で研究に取り組んでもらえればと思います。

ターンを形成するものが存在します。
こうした特徴聞き手・文／IMaSS広報委員会 池永英司、小西雅代

的なパターンは低温でのみ安定に存在し、相転移

高温で現れる様々な方向に延びたバナジウムの温度という特徴的な温度を超えると消失すると思ジグザグ鎖。青、赤、緑で表した下地の色は、同われていました。

じ方向を向いたジグザグ鎖の領域を示している

今回研究対象としたリチウム、バナジウム、
硫黄からなる無機結晶では、バナジウムが平面状の三角格子を形成しており、
相転移温度以下では、隣り合う3個のバナジウム原子が寄り集まった三角形のモチー
フが三角格子の至るところで現れます。
片山准教授
薄膜を作る装置【超高真空分子線エピタキシ（MBE）】
ひろき

福田 豊輝 M1

らは相転移温度以上におけるバナジウムの配列を調べ、様々な方向に延びたバナジウムのジグザグ鎖
がサブマイクロメートルオーダーの広がりをもって無秩序に現れており、
電子線照射下ではこのジグザグ
鎖の延びる方向と空間的な広がりが秒単位で変化することを突き止めました。
このように、ジグザグ鎖の延びる方向が時間依存して変化する現象は、
ソフト【物理特性測定装置（PPMS）】

マターの一種である柔粘性結晶に分類される特徴

この中に液体ヘリウムが入っていて、

であり、
本研究は
『無機柔粘性結晶』という新たな機

molecules in layered LiVS2 under electron irradiation

そこに試料を入れて、すごい温度を低く能性材料開発の方向性を示すものです。

（層状LiVS2において電子線照射下で現れる無秩序ジグザ（-270℃ぐらい）して、強い磁場中で磁石の性質を測る

この研究結果は、英国科学誌「Nature」系列の専門誌『npj Quantum Materials』電子版に2021
年2月18日付けで掲載されました。
この研究は、
日本学術振興会・科学研究費助成
事 業 ( No . J P 2 0 H 0 2 6 0 4 , J P17 K 0 5 5 3 0 ,J P19K 14 6 4 4 , J P17 K 17 7 9 3 , J P 2 0 H 018 4 9 ,JP19J10805)の支援を受けて実施されました。
放射

薄膜試料の結晶構造を観察・評価する装置【X 線回折装置（XRD）】
すぐる

池田 優 B4【論文情報】

磁石の性質を調べる

雑誌名: npj Quantum Materials
論文タイトル: Slow dynamics of disordered zigzag chain

グ鎖分子のスローダイナミクス）
著者: Naoyuki Katayama1, Keita Kojima 2,3, Tomoki
Yamaguchi4, Sosuke Hattori2, Shinya Tamura 2,
Koji Ohara5, Shintaro Kobayashi5, Koudai Sugimoto6,
Yukinori Ohta7, Koh Saitoh8, Hiroshi Sawa1,3
所属：1）名古屋大学工学研究科, 2）
名古屋大学工学研究科
博士前期課程（学生）, 3）
高輝度光科学研究センター, 4）
千葉大学融合理工学府 博士後期課程
（学生）
, 5）
高輝度光科
学研究センター, 6）
慶應義塾大学理工学部, 7）
千葉大学理

光実験は、SPring-8とあいちシンクロトロン光セン

学研究院, 8）
名古屋大学 未来材料・システム研究所

ターの共用利用課題で行われました。

DOI: 10.1038/s41535-021-00313-w

特集

水口 研 究 室

研究報告◉

最後に、未来の研究者（若者）にメッセージを。
水口

若者は若者らしくあるべき、というのが私の考え方

無機結晶で柔粘性結晶のような格子ダイナミクスを実現

薄膜を作る装置です。それは容姿や価値観といった意味ではなく、人生と【超高真空スパッタ】の向き合い方のことですね。若い時しかできない、チャレン

平松 健史 M1

たけし

国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学工ジングな生き方はあって当然と思ってますし、その情熱の向
く先が研究であれば、腹一杯、研究してもらえればいいと学研究科の片山 尚幸 准教授、
小島 慶太
（大学院

思います。そのときは、研究とはこうあるべき、という固定

博士前期課程学生）
らの研究グループは、未来材概念にとらわれず、自由な発想で挑んでいくことができるの料・システム研究所の齋藤 晃 教授と服部 颯介

が若手研究者の特権だと思います。

（大学院博士前期課程学生）
らの研究グループとの宮町

私は学生時、博士研究員時、助教時に専門や研究

共同研究により、リチウム、バナジウム、
硫黄からな対象を変えてきました。これまでの自分の研究キャリアを振る無機結晶が、柔粘性結晶のような格子ダイナミク

り返ってみるとこの時期に色々な研究分野に携わったことでスを示すことを発見しました。

研究者としての幅が広がったように感じています。研究者と原子が規則的に整列した固体結晶の中には、低

して専門分野の柱は必要ですが、関連分野にも興味を持っ温に下げると格子が自発的に変形して規則的なパて広い視野で研究に取り組んでもらえればと思います。

ターンを形成するものが存在します。
こうした特徴聞き手・文／IMaSS広報委員会 池永英司、小西雅代

的なパターンは低温でのみ安定に存在し、相転移

高温で現れる様々な方向に延びたバナジウムの温度という特徴的な温度を超えると消失すると思ジグザグ鎖。青、赤、緑で表した下地の色は、同われていました。

じ方向を向いたジグザグ鎖の領域を示している

今回研究対象としたリチウム、バナジウム、
硫黄からなる無機結晶では、バナジウムが平面状の三角格子を形成しており、
相転移温度以下では、隣り合う3個のバナジウム原子が寄り集まった三角形のモチー
フが三角格子の至るところで現れます。
片山准教授
薄膜を作る装置【超高真空分子線エピタキシ（MBE）】
ひろき

福田 豊輝 M1

らは相転移温度以上におけるバナジウムの配列を調べ、様々な方向に延びたバナジウムのジグザグ鎖
がサブマイクロメートルオーダーの広がりをもって無秩序に現れており、
電子線照射下ではこのジグザグ
鎖の延びる方向と空間的な広がりが秒単位で変化することを突き止めました。
このように、ジグザグ鎖の延びる方向が時間依存して変化する現象は、
ソフト【物理特性測定装置（PPMS）】

マターの一種である柔粘性結晶に分類される特徴

この中に液体ヘリウムが入っていて、

であり、
本研究は
『無機柔粘性結晶』という新たな機

molecules in layered LiVS2 under electron irradiation

そこに試料を入れて、すごい温度を低く能性材料開発の方向性を示すものです。

（層状LiVS2において電子線照射下で現れる無秩序ジグザ（-270℃ぐらい）して、強い磁場中で磁石の性質を測る

この研究結果は、英国科学誌「Nature」系列の専門誌『npj Quantum Materials』電子版に2021
年2月18日付けで掲載されました。
この研究は、
日本学術振興会・科学研究費助成
事 業 ( No . J P 2 0 H 0 2 6 0 4 , J P17 K 0 5 5 3 0 ,J P19K 14 6 4 4 , J P17 K 17 7 9 3 , J P 2 0 H 018 4 9 ,JP19J10805)の支援を受けて実施されました。
放射

薄膜試料の結晶構造を観察・評価する装置【X 線回折装置（XRD）】
すぐる

池田 優 B4【論文情報】

磁石の性質を調べる

雑誌名: npj Quantum Materials
論文タイトル: Slow dynamics of disordered zigzag chain

グ鎖分子のスローダイナミクス）
著者: Naoyuki Katayama1, Keita Kojima 2,3, Tomoki
Yamaguchi4, Sosuke Hattori2, Shinya Tamura 2,
Koji Ohara5, Shintaro Kobayashi5, Koudai Sugimoto6,
Yukinori Ohta7, Koh Saitoh8, Hiroshi Sawa1,3
所属：1）名古屋大学工学研究科, 2）
名古屋大学工学研究科
博士前期課程（学生）, 3）
高輝度光科学研究センター, 4）
千葉大学融合理工学府 博士後期課程
（学生）
, 5）
高輝度光科
学研究センター, 6）
慶應義塾大学理工学部, 7）
千葉大学理

光実験は、SPring-8とあいちシンクロトロン光セン

学研究院, 8）
名古屋大学 未来材料・システム研究所

ターの共用利用課題で行われました。

DOI: 10.1038/s41535-021-00313-w

研究グループは、ローレンツ電子顕微鏡を用いて、磁性薄膜の磁気構造を調べたところ、正味の研究報告◉

磁気モーメントが揃った領域（磁区）が隣接してい物質移動を支配する欠陥の原子レベル構造を決定〜微量異種イオンと隣り合う酸素の抜け孔が見えた！〜
国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学

材の高温環境下における破損を防ぐ保護膜中のチ

未来材料・システム研究所の大塚 真弘 講師、
武藤

タン酸イットリウムに添加されたアルミニウムを対象と俊介 教授らは、
一般財団法人ファインセラミックスセ

し、結晶に入射した電子線が示す電子チャネリング

ンターの田中 誠 博士らの研究グループとの共同研

効果を利用した計測手法によって、ドーパントとその究において、
透過電子顕微鏡により酸化物セラミック

周りの局所的な格子歪みだけでなく、酸素全体の約

スに微量添加された異種イオン(ドーパント)の位置を0.2%しか抜けていないほんの僅かな酸素空孔の位

精密に計測し、それと隣り合う酸素の抜け孔(酸素置まで決定することに成功しました。

空孔)まで明らかにしました。

放射光施設を要せずに汎用の分析電子顕微鏡での格子欠陥の導入は、半導体や誘電体、超伝導体、

実現可能な方法であるため、このような格子欠陥を磁石、触媒といった機能材料の特性を制御する重含む様々な機能材料の評価手法として世界中に広く要な意味を持ちます。
しかし、物質の中に散らばった展開されることが期待されます。

このような微量な欠陥の位置や構造を決定すること

この研究成果は、
2021年3月26日付にて米国科学

は、
従来よく用いられるＸ線回折を用いた手法では雑誌「 Jou r na l of t he A mer ica n C era m ic

容易ではありませんでした。

Society」の電子版に掲載されました。

雑誌名：Nature Communications
論文タイトル：Observation of domain wall bimerons inchiral magnets

る境界（磁壁・ドメインウォール）
において、
「トポロ

著者：長瀬知輝1＊, 肖英紀 2, 安井隼太 2, 石田高史1,3,

ジカル磁気構造」の一つである「スキルミオン」
が鎖

吉田紘行4, 田仲由喜夫1, 齋藤晃1,3, 五十嵐信行1,3,状に配列して磁壁の役割を担っている状態、「ドメ

川口由紀1, 桑原真人1,3＊ , 長尾全寛1,3＊

インウォール・スキルミオン」
を直接観測しました。
本研究は、様々な物理学分野の進展が期待され

所属：1）
名古屋大学大学院工学研究科, 2）
秋田大学大学院理工学研究科, 3）
名古屋大学未来材料・システム研究所, 4）北海道大学大学院理学研究院

ます。
また、
磁性体中の
「ドメインウォール・スキルミ＊責任著者オン」は磁壁に沿って電流誘起駆動が予測されて

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-23845-y

おり、磁区を制御することで、情報担体とみなせる「スキルミオン」の駆動経路を設計できる可能性が
あります。

本手法は、
最先端の収差補正電子顕微鏡や大型物質への微量な異種元素ドーパントや空孔など【論文情報】

本 研究成果は、2 0 21年 6月9日付英国科学誌「Nature Communications」に掲載されました。
本 研究は、科学 研究費助成事業（18K0 4 679,
15K17726, 19H01824, 18K03529, 17H02737,
17K14117, JP15H05853, 20K20899）、
ナノテクノロジープラットフォーム事 業 、未 来社会 創造事 業（JPMJMI18G2）、
CREST（JPMJCR16F2）、
先端研究基盤共用促進事業、村田学術振興財団の支本研究では、
次世代航空機エンジンのタービン部

援のもとで行われたものです。

【論文情報】
雑誌名：Journal of the American Ceramic Society
論文タイトル：2D-HARECXS analysis of dopant andoxygen vacancy sites in Al-doped yttrium titanate
著者： Masahiro Ohtsuka1, Kenji Oda 2, Makoto Tanaka3,
Satoshi Kitaoka3, and Shunsuke Muto1
所属：1）
名古屋大学未来材料・システム研究所, 2）
名古屋大
学大学院工学研究科, 3）
一般財団法人ファインセラミックス

活動報告

センター
DOI：10.1111/jace.17764

第６回 エネル ギ ーシステ ムシンポジウム「 電 池 技 術 のイノベ ーションが 鍵となる再 エネ×電 力システ ム 」
令和3年 3月15日（月）13:00〜17:00 名古屋大学 ベンチャービジネスラボラトリー 3階ベンチャーホールより配信（ハイブリッド開催 / 配信方法：Zoom Webinar）

研究報告◉

ついに
「ドメインウォール・スキルミオン」の観測成功！
〜新「スキルミオン」
制御方法の開発で磁気メモリなどへの応用に期待〜
国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学

様々な物理学分野で存在が予測されてきた「ドメイ

工学研究科の長瀬 知輝 博士前期課程学生（当ンウォール・スキルミオン」と呼ばれる状態の観測に時）、川口 由紀 教授、田仲 由喜夫 教授、未来材

成功しました。

料・システム研究所の石田 高史 助教、長尾 全寛「ドメインウォール・スキルミオン」とは欠陥の一つ准教授、
桑原 真人 准教授、
齋藤 晃 教授、五十嵐であり、これまで理論的に提唱されてきましたが、
明

信行 教授らの研究グループは、磁性体において、確に観測されたことはありませんでした。

本 ンライン接続し、ベンチャーホール演台での事務システムへの適用についてお話しいただきました。

局側の挨拶や趣旨説明の様子を配信するハイブリッド

う時機にかなったテーマでもあったため、参加者は 142

形式で開催しました。

名に上り盛況でした。

シンポジウムは前回同様、講演者と聴講者はオ

基調講演として、福塚友和本学工学研究科教授より
電池材料技術の基礎と現状の課題と将来の動向について、太田豊特任教授（大阪大学）より電気自動車などを核とした電力システムとスマートシティの運用について、それぞれご講演いただき、その後、荒井綾希子氏（Looop）より地域の自立を目指した分散型エネルギーシ
ステム構築について、最後に山根久幸氏（GS ユアサ）
より安全性を確保したリチウムイオン電池の開発と電力

オンライン開催による参加しやすさと『蓄電池』とい（エネルギーシステム寄附研究部門 杉本重幸）

研究グループは、ローレンツ電子顕微鏡を用いて、磁性薄膜の磁気構造を調べたところ、正味の研究報告◉

磁気モーメントが揃った領域（磁区）が隣接してい物質移動を支配する欠陥の原子レベル構造を決定〜微量異種イオンと隣り合う酸素の抜け孔が見えた！〜
国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学

材の高温環境下における破損を防ぐ保護膜中のチ

未来材料・システム研究所の大塚 真弘 講師、
武藤

タン酸イットリウムに添加されたアルミニウムを対象と俊介 教授らは、
一般財団法人ファインセラミックスセ

し、結晶に入射した電子線が示す電子チャネリング

ンターの田中 誠 博士らの研究グループとの共同研

効果を利用した計測手法によって、ドーパントとその究において、
透過電子顕微鏡により酸化物セラミック

周りの局所的な格子歪みだけでなく、酸素全体の約

スに微量添加された異種イオン(ドーパント)の位置を0.2%しか抜けていないほんの僅かな酸素空孔の位

精密に計測し、それと隣り合う酸素の抜け孔(酸素置まで決定することに成功しました。

空孔)まで明らかにしました。

放射光施設を要せずに汎用の分析電子顕微鏡での格子欠陥の導入は、半導体や誘電体、超伝導体、

実現可能な方法であるため、このような格子欠陥を磁石、触媒といった機能材料の特性を制御する重含む様々な機能材料の評価手法として世界中に広く要な意味を持ちます。
しかし、物質の中に散らばった展開されることが期待されます。

このような微量な欠陥の位置や構造を決定すること

この研究成果は、
2021年3月26日付にて米国科学

は、
従来よく用いられるＸ線回折を用いた手法では雑誌「 Jou r na l of t he A mer ica n C era m ic

容易ではありませんでした。

Society」の電子版に掲載されました。

雑誌名：Nature Communications
論文タイトル：Observation of domain wall bimerons inchiral magnets

る境界（磁壁・ドメインウォール）
において、
「トポロ

著者：長瀬知輝1＊, 肖英紀 2, 安井隼太 2, 石田高史1,3,

ジカル磁気構造」の一つである「スキルミオン」
が鎖

吉田紘行4, 田仲由喜夫1, 齋藤晃1,3, 五十嵐信行1,3,状に配列して磁壁の役割を担っている状態、「ドメ

川口由紀1, 桑原真人1,3＊ , 長尾全寛1,3＊

インウォール・スキルミオン」
を直接観測しました。
本研究は、様々な物理学分野の進展が期待され

所属：1）
名古屋大学大学院工学研究科, 2）
秋田大学大学院理工学研究科, 3）
名古屋大学未来材料・システム研究所, 4）北海道大学大学院理学研究院

ます。
また、
磁性体中の
「ドメインウォール・スキルミ＊責任著者オン」は磁壁に沿って電流誘起駆動が予測されて

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-23845-y

おり、磁区を制御することで、情報担体とみなせる「スキルミオン」の駆動経路を設計できる可能性が
あります。

本手法は、
最先端の収差補正電子顕微鏡や大型物質への微量な異種元素ドーパントや空孔など【論文情報】

本 研究成果は、2 0 21年 6月9日付英国科学誌「Nature Communications」に掲載されました。
本 研究は、科学 研究費助成事業（18K0 4 679,
15K17726, 19H01824, 18K03529, 17H02737,
17K14117, JP15H05853, 20K20899）、
ナノテクノロジープラットフォーム事 業 、未 来社会 創造事 業（JPMJMI18G2）、
CREST（JPMJCR16F2）、
先端研究基盤共用促進事業、村田学術振興財団の支本研究では、
次世代航空機エンジンのタービン部

援のもとで行われたものです。

【論文情報】
雑誌名：Journal of the American Ceramic Society
論文タイトル：2D-HARECXS analysis of dopant andoxygen vacancy sites in Al-doped yttrium titanate
著者： Masahiro Ohtsuka1, Kenji Oda 2, Makoto Tanaka3,
Satoshi Kitaoka3, and Shunsuke Muto1
所属：1）
名古屋大学未来材料・システム研究所, 2）
名古屋大
学大学院工学研究科, 3）
一般財団法人ファインセラミックス

活動報告

センター
DOI：10.1111/jace.17764

第６回 エネル ギ ーシステ ムシンポジウム「 電 池 技 術 のイノベ ーションが 鍵となる再 エネ×電 力システ ム 」
令和3年 3月15日（月）13:00〜17:00 名古屋大学 ベンチャービジネスラボラトリー 3階ベンチャーホールより配信（ハイブリッド開催 / 配信方法：Zoom Webinar）

研究報告◉

ついに
「ドメインウォール・スキルミオン」の観測成功！
〜新「スキルミオン」
制御方法の開発で磁気メモリなどへの応用に期待〜
国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学

様々な物理学分野で存在が予測されてきた「ドメイ

工学研究科の長瀬 知輝 博士前期課程学生（当ンウォール・スキルミオン」と呼ばれる状態の観測に時）、川口 由紀 教授、田仲 由喜夫 教授、未来材

成功しました。

料・システム研究所の石田 高史 助教、長尾 全寛「ドメインウォール・スキルミオン」とは欠陥の一つ准教授、
桑原 真人 准教授、
齋藤 晃 教授、五十嵐であり、これまで理論的に提唱されてきましたが、
明

信行 教授らの研究グループは、磁性体において、確に観測されたことはありませんでした。

本 ンライン接続し、ベンチャーホール演台での事務システムへの適用についてお話しいただきました。

局側の挨拶や趣旨説明の様子を配信するハイブリッド

う時機にかなったテーマでもあったため、参加者は 142

形式で開催しました。

名に上り盛況でした。

シンポジウムは前回同様、講演者と聴講者はオ

基調講演として、福塚友和本学工学研究科教授より
電池材料技術の基礎と現状の課題と将来の動向について、太田豊特任教授（大阪大学）より電気自動車などを核とした電力システムとスマートシティの運用について、それぞれご講演いただき、その後、荒井綾希子氏（Looop）より地域の自立を目指した分散型エネルギーシ
ステム構築について、最後に山根久幸氏（GS ユアサ）
より安全性を確保したリチウムイオン電池の開発と電力

オンライン開催による参加しやすさと『蓄電池』とい（エネルギーシステム寄附研究部門 杉本重幸）

内
案
催
開

持 続 性社会のための材料とシステムに関する国 際会 議 2021のお 知らせ
ICMaSS2021
ホームページ

日程 ： 2021年11月4日（金）〜11月6日（日）会場 ：（オンライン開催）
ホームページ ：https://www.icmass.imass.nagoya-u.ac.jp/2021/
参加登録費 ： 一般 40,000円

Plenary
Speakers

学生 10,000円※早期登録は、一般 30,000円

学生 5,000円（9/30迄）1. 桑野博喜教授 ( 東北大学 )1. 桑野博喜教授"Piezoelectric energy harvesting"https://tohoku.pure.elsevier.com/ja/persons/hiroki-kuwano
2. 宝野和博理事 (NIMS)

特集◉水口研究室インタビュー"Heavy rare earth free and rare earth lean permanent magnets"
https://www.nims.go.jp/mmu/hono̲j.html

廃熱を電気に変換！

3. Prof. Chiris Van de Walle (UCSB,USA)"Exploring (and exploiting) the physics of ultra-wide-bandgap nitrides "2. 宝野和博理事https://www.materials.ucsb.edu/people/faculty/chris-g-van-de-walle

目 指 せ！エ ネ ル ギ ー 変 換 を 自 在 に 操 る 省 エ ネ マ ス タ ー

4. Prof. Tomás Palacios (MIT,USA)"-----" (TBA)
https://tpalacios.mit.edu/

同時開催

・International Symposium on Design & Engineering by Joint Inverse
Innovation for Materials Architecture (DEJI2MA)・International Symposium on Nitride Semiconductors

3. Prof. Chiris Van de Walle

・International Symposium on Nanomaterial based Electronics
・International Symposium on Materials and Process Informatics
・International Symposium on Energy Harvesting Technologies
・Harmonic Fusion of Renewable Energy and Commercial Electric Power System
前回開催時の様子

4. Prof. Tomás Palacios

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青色LED基金

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