科学技術振興機構の広報誌「JSTnews」 第63回

【JSTnews1月号掲載】NEWS&TOPICS　創発的研究支援事業（FOREST）／研究課題「新世代量子ビームによる超100テスラ量子物性の解明」

地磁気の約200万倍・110テスラの磁場を発生する、移動可能な小型磁場発生装置を開発

　近年、1000テスラを超える超強力な磁場が実験で使えるようになり、こうした磁場が物質の結晶構造を不安定化し、新しい結晶構造を出現させることがわかってきました。しかし、結晶構造を調べるには物質にX線を当てて、その回折像を調べる必要があります。超強力な磁場およびX線の発生には、それぞれ施設級の大型装置が必要であり、両者を組み合わせて実験をするのは困難でした。

　そこで電気通信大学大学院情報理工学研究科の池田暁彦准教授らの研究グループは、一巻きコイルに100万アンペアほどの電流を流し、爆発する一瞬に超強力な磁場を発生させる破壊型パルス磁場発生装置「PINK-02」を開発。一辺の長さが約1.5メートルの立方体の形状で重量1.1トンの移動可能なこの装置により、地磁気の約200万倍にあたる110テスラの磁場を発生させることに成功しました。研究グループは、世界で2番目に強力なX 線自由電子レーザーを発生できる国内施設「SACLA（サクラ）」にPINK-02を持ち込み、110テスラの磁場における固体酸素のX線回折像のデータを取得。固体酸素の結晶構造が1パーセントにも達する異方的な大きな歪（ひず）みを示すことを確認しました。

　こうした極限環境で発生する現象を研究することは、物質の未知の性質を発見し、新しい機能性物質の創出につながります。池田准教授らは今後、さまざまな結晶が超強力な磁場でどのように構造が変化するか調べる他、固体酸素に120テスラ付近で現れると予想されている全く新しい結晶構造を明らかにしたいと考えています。

一巻きコイルで超強力な磁場を瞬間的に発生させると同時にX線パルスを当てて、X線回折像から結晶構造を調べた。

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