ナノテクノロジー・材料

反強磁性薄膜の開発

超分子を利用した強靭な自己修復性高分子材料

電圧によって制御できる電圧によって制御できる反強磁性薄膜の開発
情報通信

マテリアル生産科学専攻
マテリアル生産科学専攻

准教授
白土 マテリアル生産科学専攻
優准教授
工学研究科

高等共創研究院

白土 優
特徴・独自性Researchmap
https://researchmap.jp/read0090304

教授

准教授

理学研究科
特任助教

クロム酸化物（Crクロム酸化物（Cr22OO33）において電界に）において電界によって磁化が発生するメカニズム研究のコンセプトとコア技術
よって磁化が発生するメカニズムਘ჌ਙಽਘ჌ਙಽ

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჌෢୎৿許許論論

Magnetoelectric
Magnetoelectric control
control ofof antiferromagnetic
antiferromagnetic domain
domain state
state ofof Cr2O3
Cr2O3 thin
thin ﬁlm
ﬁlm toward
toward spintronic
spintronic
Magnetics
Society
Japan,
42,No.
6,(2018).
Magnetoelectricof
controlof antiferromagnetic
domainstateVol.
in Cr2O3of Physics: Condensedapplication.Journalof
Magnetics
Society ofofJapan,Vol.
42, thinNo.ﬁlmJournal
6, pp.
pp. 119-126
119-126(2018). Mater, Vol. 33,
論文 application.Journal
文
文
Perpendicularexchangebias
andmagneto-electriccontrol
using
Cr2O3(0001)
pp. 243001 (18pp)(2021). bias and magneto-electric control using Cr2O3(0001) thin
Perpendicularexchange
thin film.
film.
Materials
Transactions,Vol.
6,781-788(2016).
Materials
Transactions,Vol. 57,57, Issue
Issue
6, pp.
pp.
781-788(2016).
Giantanomalous Hall conductivity
at Pt/Cr2O3
interface,
PhysicalReview Applied, Vol. 13, No. 3, pp.034052(8 pp) (2020).

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社会実装に向けた将来展望
今に至るまでCDの化学を調べ、材料化、さらに材料の機能化を達成してきた。この過程で得られた知見は新たな機能性ゴム・エラストマーやコーティング剤、異種材料接着剤などの新規機能性材料の生産に活用できる。さらに、企業との共同研究により今まで高価だったCDモノマーのコスト低減も実現できつつあり、近いうちに社会実装できるだろう。

特開
特開 2018-18904、特開2018-18904、特開 2010-212342
2010-212342

特開 2018-18904、特開 2010-212342

Detection and in-situ switching of un-reversed interfacial antiferromagnetic spins in a perpendicular exchange-biased
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse2/MSE2-HomeJ.htm
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse2/MSE2-HomeJ.htm

特許第6300926号、PCT/JP2019/047720、特願2021-096930、特願2021-121048

論文

Macromolecules 2019, 52, 2659-2668.
Macromolecules 2019, 52, 6953-6962.
Adv. Mater., 2020, 32, 2002008.
NPG Asia Mater., 2022, in press.

system, Physical Review Letters, Vol. 109, Issue 6, pp. 077202 (5pp) (2012).

キーワード
磁性薄膜、電圧制御、磁気デバイス、磁気記録
キーワード
磁性薄膜、電圧制御、磁気デバイス、磁気記録
参考URL
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse2/MSE2-HomeJ.htm

キーワード

特許

磁性材料、薄膜、磁気デバイス、スピントロニクス

参考URL

https://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/takashima/

キーワード

高分子、強靭材料、コーティング、接着剤、耐衝撃材料

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V
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投資先企業

投資先企業

特特჌෢୎৿
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ソーシャルイノベーション

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ものづくり技術

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シクロデキストリン(CD: ブドウ糖が6から8個つながった環状のオリゴ糖)を側鎖に有する高分子材料はCDの空孔に包接される分子の種類によって可逆性または可動性架橋を形成する。小さい疎水性分子（ゲスト分子）が自由に包接・解離する架橋を可逆性架橋、高分子鎖のように長い分子が包接され、CDがそれに沿って滑るような架橋を可動性架橋という (右上段図)。このような架橋を有する高分子材料は、従来の架橋点が固定された材料に比べ強くて伸びる。さらに、可逆性架橋の場合、高分子材料が破損しても元の外見や力学特性を回復する自己修復性を示し、可動性架橋の場合は既に重合済みの材料に液状モノマーを吸わせてからさらに重合して異種材料混合性を実現した(右下段写真)。この二種の架橋からなる材料設計は、幅広い材料に適用できるため、産学の技術革新に寄与し、持続可能な社会の実現に貢献できる。

エネルギーਘ჌ਙಽਘ჌ਙಽ

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064

PARK JUNSU

高分子材料設計学研究室

研究の概要

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間の磁気的な相互作用を抑制することができることを意ϳϬψόභϳϬψόභ
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磁気スピンが補償されることは、言い換えると磁ుѻһՅుѻһՅ
磁気スピンが補償されることは、言い換えると磁味しており、メモリセル間に相互干渉のない超高密度磁気性体間の磁気的な相互作用を抑制することができる性体間の磁気的な相互作用を抑制することができる記録の可能性を秘める。
また、反強磁性体のスピンの動作ことを意味しており、メモリセル間に相互干渉のなことを意味しており、メモリセル間に相互干渉のな速度は強磁性体と比較して 3桁以上早く、テラヘルツ領域い超高密度磁気記録の可能性を秘める。また、反強い超高密度磁気記録の可能性を秘める。また、反強にあることから、今後の超高速データ通信の主要材料とし჌෢୎৿჌෢୎৿
磁性体のスピンの動作速度は強磁性体と比較して3ても期待される。
磁性体のスピンの動作速度は強磁性体と比較して3マイクロサイズのデバイスにおいて反強マイクロサイズのデバイスにおいて反強磁性スピンが反転する様子
マイクロサイズのデバイスにおいて反強桁以上早く、テラヘルツ領域にあることから、今後桁以上早く、テラヘルツ領域にあることから、今後 スピン反転の駆動力は電圧でありナ磁性スピンが反転する様子
ノ秒パルスでの高速反転が可能
磁性スピンが反転する様子の超高速データ通信の主要材料としても期待され
スピン反転の駆動力は電圧でありナノ秒の超高速データ通信の主要材料としても期待されスピン反転の駆動力は電圧でありナノ秒パルスでの高速反転が可能る。
パルスでの高速反転が可能る。

088088高分子科学専攻

Researchmap https://researchmap.jp/pjs08

社会実装に向けた将来展望

参考参考 URLURL

義徳

ナノテクノロジー・材料

エネルギー

磁性材料は、強磁性体と反強磁性体に大別される。
磁性材料は、強磁性体と反強磁性体に大別される。
研究の概要
前者は、いわゆる、磁石につく材料であり永久磁石、前者は、いわゆる、磁石につく材料であり永久磁石、各種磁気デバイスをはじめとして広く利用されてい各種磁気デバイスをはじめとして広く利用されてい磁性材料は、強磁性体と反強磁性体に大別される。
前者
る。一方、後者は、磁気スピン（磁化、N-S極の元）る。一方、後者は、磁気スピン（磁化、N-S極の元）は、いわゆる、磁石につく材料であり永久磁石、各種磁気デが互いに逆向きに配列する（補償される）ため、こバイスをはじめとして広く利用されている。一方、後者は、が互いに逆向きに配列する（補償される）ため、これまで磁気特性の制御は実質的に不可能とされてき磁気スピン（磁化、N-S 極の元）が互いに逆向きに配列する
れまで磁気特性の制御は実質的に不可能とされてき（補償される）ため、これまで磁気特性の制御は実質的にた。白土研究チームでは、磁場と電場を同時に利用た。白土研究チームでは、磁場と電場を同時に利用不可能とされてきた。
白土研究チームでは、磁場と電場をする手法を用いることで、反強磁性体のスピンをマする手法を用いることで、反強磁性体のスピンをマ同時に利用する手法を用いることで、反強磁性体のスピンイクロサイズ以下のデバイス中でも制御できることイクロサイズ以下のデバイス中でも制御できることをマイクロサイズ以下のデバイス中でも制御できることをを実証した。特に、動作原理が、極性反転不要な静を実証した。特に、動作原理が、極性反転不要な静実証した。
特に、動作原理が、極性反転不要な静磁場と低磁場と低消費電力な電界のみであり、電力消費の主磁場と低消費電力な電界のみであり、電力消費の主消費電力な電界のみであり、電力消費の主因である電流ϯϬψόභϯϬψόභుѻһՅ因である電流を使用しないことから、超低消費電力
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を使用しないことから、超低消費電力動作が期待できる。
因である電流を使用しないことから、超低消費電力動作が期待できる。
また、この反強磁性体はクロム（Cr）と酸素のみから構成動作が期待できる。
される比較的単純な構造を有し、他の系とは異なり室温
また、この反強磁性体はクロム（Cr）と酸素のみ
また、この反強磁性体はクロム（Cr）と酸素のみ付近での動作が可能であることから、デバイス作製の歩留から構成される比較的単純な構造を有し、他の系とから構成される比較的単純な構造を有し、他の系とまりの向上も可能である。
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は異なり室温付近での動作が可能であることから、
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は異なり室温付近での動作が可能であることから、
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デバイス作製の歩留まりの向上も可能である。
デバイス作製の歩留まりの向上も可能である。

特許

高分子材料設計学研究室

Researchmap https://researchmap.jp/ytakashima̲0068747

社会実装と実用化への可能性
磁気スピンが補償されることは、言い換えると磁性体

OUVC髙島

情報通信

情
情報報通
通信
信 情報通信 ナ
ナノノテ
テク
クノノロ
ロ
ジー
ー・・材
材
料料
ナジ
ノテ
クノ
ロ
ジー・材料

工学研究科
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ライフサイエンス

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情報通信／ナノテクノロジー・材料
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