最先端研究を訪ねて

【応用物性】

磁気センサ

コンピュータのメモリ容量を飛躍的に増大し、心臓や脳の磁場も検出可能な磁気抵抗センサを開発

大兼幹彦先生

東北大学

工学部　電気情報物理工学科（工学研究科　応用物理学専攻）

◆どのような研究でしょうか

コンピュータのハードディスクと呼ばれる記憶装置は、たくさんの微小磁石の向きを制御することで、情報を記録する仕組みを形成しています。情報をより高密度に記録するためには、小さな磁界を高感度に検出する、磁気センサが必要になります。

そのセンサは、磁気抵抗素子というものが最も有効とされています。私たちは、非常に高品質なある合金材料を、磁性金属として用いることで、世界最高性能を持った磁気抵抗センサの開発に成功しました。新しい磁気抵抗素子は、次世代のハードディスクへの応用に、大きな期待が持たれています。

私が研究している磁気抵抗センサは、極めて微弱な磁場を、高精度に測定することができます。ヒトの心臓の磁場を簡便に測定できるので、心臓病の早期発見が可能になり、数万人もの心疾患患者を救う可能性があります。

また、コンクリート中の鉄筋劣化を非破壊で検出できるので、インフラ構造物が低コストで検査可能になり、強靭な社会の実現に貢献できます。さらに、蓄電池等の電流を高精度に測定できるので、エネルギーを効率的にマネジメントするための素子としても応用できます。

私が行っている研究テーマは、大学時代の恩師であり、巨大な磁気抵抗効果の発見者である宮﨑照宣先生から頂いたものです。

大学４年生で宮﨑研究室に配属され、最初に与えられた研究テーマは、磁気抵抗効果に関するものでした。研究者として初めて取り組んだテーマを、約25年間にも渡って継続するというのは極めて稀であり、先生の先見の明に驚くとともに、感謝の気持ちで一杯です。磁気抵抗センサを用いた脳磁計・心磁計を実現することで、先生に恩返しをしたいと考えています。

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◆東北大学大学院応用物理学専攻・安藤研究室HP

◆「心臓の微弱な生体磁気情報を日常生活環境下において簡便に検出する技術を開発」（東北大学）

多くの学生は、磁気センサ素子の高感度化に取り組んでいます。心臓や脳などの微弱な磁界は、超伝導を利用した素子でも測定できます。しかし、残念ながら超伝導は低温に冷却する必要があるため、装置が大型化し、コストも高くなります。

私たちの磁気センサ素子は室温で動作することから、これらの課題を解決できる可能性があり、実現できれば大きなインパクトがあります。

磁気センサ素子以外のテーマでは、基礎的なテーマとして新しい磁性材料の開発や、物理現象の解明など、挑戦的な課題に取り組んでいます。

◆主な業種

・自動車・機器、電気機械・機器（重電系は除く）

・コンピュータ・情報通信機器、医療機器

・鉄鋼、セラミクス、ガラス、炭素、金属製品

・化学・化粧品・繊維／化学工業製品・衣料・石油製品（プラントは除く）

・法律・会計・司法書士・特許等事務所等

・大学・短大・高専等、教育機関・研究機関

・官庁、自治体、公的法人、国際機関等

◆主な職種

・基礎・応用研究、先行開発

・設計・開発

・製造・施工

・品質管理・評価

・技術系企画・調査、コンサルタント

◆学んだことはどう生きる？ 

応用物理学は非常に幅広い領域をカバーする学問分野なので、就職先は様々であることが特徴です。「潰しが効く」人財とも言えます。もちろん、大学院の修士課程や博士課程に進学すれば、大学で学んだ専門性を生かした職業に就く方もいます。

現在、多くの卒業生が大手電機メーカー等で、磁気メモリや磁気センサの開発に携わっています。また、博士を修了した学生の中には、大学や研究所の研究者として、スピントロニクス分野の中心となり活躍している方もいます。

応用物理学は、量子力学を中心とする基礎科学と、材料物性に軸足を持つ学問です。急速かつ多様に進んでいる最先端の科学技術の社会では、研究者は工学応用から基礎物理までの幅広い知識を身につける必要があります。

当専攻の学生は、幅広い分野の基礎から最先端の応用までを、系統的に学んでいます。物理の基礎を幅広く得ることができるので、就職先の選択は多様です。また、博士課程に進学し、アカデミックの分野で活躍されている卒業生も多いです。

またスピントロニクス分野は、応用物理領域の中でも特に注目を浴びており、さらに東北大学の研究レベルは、世界トップです。