固体中の电子が生み出す多彩な世界を切り开く | UTOKYO VOICES 033
物性研究所 量子物質研究グループ/新領域創成科学研究科 物質系専攻 教授 中辻 知
固体中の电子が生み出す多彩な世界を切り开く
「非常识を常识にする、かな」
研究への姿势を一言で表すと? と中辻にたずねてみたところ、そんな答えが返ってきた。中辻は、新しい量子现象(原子や电子などのさまざまな振る舞い)を示す物质の开発で注目を集める気鋭の研究者だ。パソコンなどの电子技术は、金属やセラミックといった无机素材の磁気や电気的性质を利用することによって成り立っている。磁気を持つ「磁性」や、一定の温度以下に冷やすと电気抵抗がゼロになる「超伝导」といった物质の现象は、固体中の电子の量子性によってもたらされたものだが、现在理解されているものはごく一部だ。
中辻は物理の法则というコンパスを片手に、常识では思いもよらない量子现象を掘り当て、実験によって実証していく。その成果の一つが、「巨大异常ホール効果」の観测だ。
异常ホール効果とは、磁场のない状况下で縦方向に电流を流すと横方向に电圧が流れる现象で、この仕组みを用いれば磁気メモリを効率よく动作できる。异常ホール効果は19世纪后半に発见されてからこれまで、磁石に吸い付く物质である「强磁性体」でしか観测されなかった。だが中辻は、室温以上の环境下でありながら、物质内で磁気が打ち消し合い、外部に磁気的性质を示さない「反强磁性体」に、より强力な巨大异常ホール効果を见出したのだ。反强磁性体なら磁気干渉によって误作动するトラブルもなく、强磁性体よりも格段に速く动作するという。次世代磁気メモリの开発につながる、梦の発见だった。
「世界の谁もが见たことのない新しい物质と量子现象を発见するのは、新しい概念をゼロから生み出すようなもの。それには创意や独创性が欠かせません」
京都の郊外で生まれ育った中辻は、毎日のように近くの川や田んぼに行き、鱼や昆虫を採って游ぶような少年だった。一方でプラモデルや电気回路などの工作も得意。自然科学に兴味を抱いていたが、高校时代に出会った物理の先生の授业に心を夺われた。
「物理の法则はどれも理にかなっていて、いろんなことが説明できる。法则は法则、结果は结果、と万人が理解できる形ではっきり出てくるところに魅力を感じました」
そんな中辻が大学で専攻したのは工学部の金属系学科。社会に役立つ製品作りに近い半导体分野で研究开発に携わりたいと思ったからだ。しかし、金属に関する勉强を重ねるにつれ、高校时代に兴味を持った物理を深く学びたいという意欲が高まり、大学院では物理学に方向転换した。
「回り道でしたが、结果的には物理だけをやっていたら気づかなかった视点や技术を身に付けることができました」
中辻が开発した新素材や、新しい量子现象の発见が即座に产业に结びつくわけではない。しかし、それらがテクノロジーを飞跃的に进化させる础となり、映画や小説の中でしか垣间见ることのできない近未来の技术が现実のものとなるかもしれない。
「まだまだ分からないことだらけの固体中の电子の世界。それは、常识を超えた発见の宝库です。そして、その発见は必ず将来何かの役に立ちます」と中辻。
「人が注目する前に着目してゼロをイチにするのが僕らの役割。そこからさらに発展させていく过程では、世界中の全く异なる视点?技术を持った人と协働する。知识を占有するのではなく、创造する喜びを共有し、切磋琢磨し、协力しあう。そういう研究スタイルを大切にしています」
取材?文/吉川明子、撮影/今村拓马
中辻が开発した新素材の数々。反强磁性体で巨大异常ホール効果を示す「マンガン化合物」(写真左奥)は、低电力?高集积化を可能にする磁気メモリ材料として期待される。宝石のように緑に辉く材料は新しい磁性「量子スピン液体」を実现する
「独创性」と「创意」で迷い、后者を选択。「一人の独创性も大事だけど、共同研究が欠かせないので、创意の方がしっくりきますね。努力や执念もとても大切です」
中辻 知(なかつじ?さとる)
1996年京都大学工学部金属系学科卒业、2001年京都大学大学院理学研究所物理学専攻博士课程修了。2001年米国国立高磁场研究所にて日本学术振兴会特别研究员、2003年京都大学大学院理学研究科物理学?宇宙物理学専攻讲师を経て、2006年东京大学物性研究所准教授。2016年より同研究所教授(现职)。2014年に第11回日本学士院学术奨励赏を受赏。
取材日: 2018年02月19日