大きな誘電率と磁気-誘電効果を示すナノグラニュラー材料の開発に成功
－新しい多機能性（マルチ・ファンクショナル）材料の発明－

公益財団法人電磁材料研究所(理事長：増本健)の小林伸聖主席研究員、国立大学法人東北大学(総長：里見進）学際科学フロンティア研究所の増本博教授、同金属材料研究所の高橋三郎助教および独立行政法人日本原子力研究開発機構(理事長：松浦祥次郎)先端基礎研究センターの前川禎通センター長の研究グループは、全く新しい発想による多機能性材料の開発に成功しました。開発した材料は、ナノグラニュラー材料^１、２）と呼ばれるナノ磁性粒子を誘電相中に分散させた金属と絶縁体の２相からなる薄膜誘電体材料であり、室温で大きな誘電率^３）と磁気-誘電効果^４）を示すことを見いだしました。

これまでの誘電体材料の研究は主として結晶性セラミックスでしたが、最近はマルチフェロイックス^５）と言われる多機能性の材料が注目され、磁界による誘電率の応答特性の研究が盛んに行われています。しかしながら、その応答特性はマイナス170℃程度の極低温でなければ発現せず、実用デバイスに使用することは不可能でした。今回、本研究グループにより開発された材料は、誘電体中にナノメーターサイズの磁性粒子を均一分散させることで、室温で大きな磁化を有すると共にナノ量子効果による新しい誘電特性を期待できます。さらに、この現象が発現する機構を明らかにするため、理論的考察を行った結果、新しいナノ量子効果であるスピン依存電荷分極^６）に基づく現象であることを解明しました。

この新しい材料は、必要な周波数に対応して材料特性を磁場により自己調整できることから、今後開発が進めば、従来別々の受信機が必要であった低周波帯域（VHF）のアナログ放送と高周波帯域（UHF）のデジタル放送の両方を一つの機器で受信が可能となります。すなわち、自己調整機能^７）を持つ新しい電子部品への応用が期待されます。従来にない新しい特性を持つ機能材料であることから、今後新たな有用な用途が開発されると考えています。

なお、本研究成果は、英国科学誌「Nature Communications（ネイチャーコミュニケーションズ）」（７月22日付）に掲載されます。