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「0」から「1」をつくり出す研究で電子スピンの可能性を拓く。| UTOKYO VOICES 070

掲載日:2019年7月18日

UTOKYO VOICES 070 - 大学院理学系研究科 物理学専攻 准教授 林 将光

大学院理学系研究科 物理学専攻 准教授 林 将光

「0」から「1」をつくり出す研究で電子スピンの可能性を拓く。

電流の正体が電子そのものの流れであることは誰でも知っているが、磁性の正体が電子の「スピン」だと知る人は少ない。しかし、スピンは物理学や工学の世界でも産業界でも、熱い注目を集めるトピックだ。

博士課程の時にスピン研究の第一人者スチュアート・パーキン博士のもとで研究した林は、スピンを説明するのは難しいのですが、と断りつつこう表現する。

「ごく簡単にいえば、ある物体でスピンの向きがそろっていればその物体は磁石になる。向きがバラバラならその物体は磁性をもちません。今のデジタル機器は、超小型の磁石の向きが上か下かでデジタル情報の『0』か『1』が決まっています」

パーキン博士は、スピンの性質を利用してつくる次世代磁気記録媒体のコンセプトを提案していた。実現すればこれまでとは桁違いの容量を記録でき、安定的に省エネで読み書きできる。しかしスピンは目で見ることができないミクロの存在。コントロールするのは非常に難しい。

林の研究テーマは、これを現実のものにすることだった。博士課程修了後にはIBMの研究所に入り、パーキン博士とともに研究を続けた。そして2008年、博士の提唱した磁気記録媒体のコンセプトを実証することに成功。

この画期的な成果は『サイエンス』誌に掲載され、IBMも世界に向けてアピールした。けれど当時を振り返る林自身の口ぶりは「僕はパーキンさんのアイデアを実証しただけですから」とあっさりしたもの。

この考え方はパーキン博士の薫陶によるところが大きい。「博士から言われていたのは、既存の成果を改善する研究より、誰もやっていないことに挑戦すること。まだ自分が実践するところまではいっていませんが」

帰国して物質・材料研究機構の研究員となり、磁気記録などの研究を続けてきた林は、数年前から東大にも研究室を構えた。「スピンをどう利用して優れた記録デバイスを作るか」から、より基礎研究に近い「スピンの性質をより深く理解し、その量子力学的な効果を使うとどんなことができるかを探る」研究へと手を広げつつある。

たとえば、スーパーコンピューターの性能をはるかに凌駕する量子コンピューターの研究において、スピンを使った量子コンピューターの実現につながる成果は超伝導や光を用いたものに比べてまだ少なく、新たな知見が待たれている。

「そのほか、スピンを使って電気を生み出すという研究も世界中で始まっていますし、僕自身は、光とスピンをうまく使って、新しい情報通信技術を生み出せないかとも考えています」

スピンで量子力学的な効果を出すには絶対零度(約-273度)近くまで冷やす必要があるが、林はこれを室温で実現したいと考えている。学生には「無理じゃないですか」と言われたと苦笑いしつつ、「でも、やってみなくちゃわからない」と言い切る。1を1.1にする研究ではなく、0を1にする研究を。落ち着いた語り口の向こうに、静かな戦意がほの見える。

写真:デスク

Memento

「毎日使うものなので。机が広くて使いやすいです」

直筆コメント:「楽」

Maxim

「研究は、『楽』しくないと続けられない。そして、『楽』をすることも大事。実験系の学問は時間のかかる作業を地道にこなすものだと思われがちですが、なるべく『楽』をして、その分考えることも必要かなと思います」

Profile
林 将光(はやし・まさみつ)

2002年東北大学大学院工学研究科応用物理学専攻修士課程修了。2007年スタンフォード大学大学院博士課程修了後、IBMアルマデン研究所で博士研究員に。2008年より独立行政法人物質・材料研究機構主任研究員。2016年より現職。電子や光のスピンにかかわる物理の研究を行っている。2014年サー・マーティン・ウッド賞、2015年国際純粋・応用物理学連合(IUPAP)若手科学者賞、2016年文部科学大臣表彰若手科学者賞などを受賞。

取材日: 2019年2月13日
取材・文/江口絵理、撮影/今村拓馬

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