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磁石

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1: 2017/11/19(日) 08:21:35.57 ID:CAP_USER
東北大学の石原純夫教授らの研究グループは、金属磁石に強い光を当てると、全ての電子のスピンが同じ向きに揃った配列から互い違いに逆向きの配列となり、瞬時に磁石としての性質を失うことを理論計算シミュレーションにより示すことに成功した。

 磁石では、電子のスピンと呼ばれる小さな磁石が全て同じ向きに配列して、全体として磁石の働きが現れる。
スピンを効率よく素早く操作することが大容量の情報を高速に取り扱うために重要であり、その原理解明が求められていた。

 最近のレーザー技術により、非常に短い時間でこれを操作できる可能性が出てきた。
これまでに、スピンが互い違いに並んだ絶縁体に光を当てると、全て同じ向きに揃った金属になることがわかっていた。

 研究グループは、逆の操作を検討。電子スピンが全て同じ向きに揃った金属に強い光を当てると、互い違いに逆向きとなり、瞬時(10兆分の1秒~1兆分の1秒)に・・・

続きはソースで

論文情報:
【Physics Review Letters (Editors’ Suggestion)】Double-Exchange Interaction in Optically Induced Nonequilibrium State: A Conversion from Ferromagnetic to Antiferromagnetic Structure

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/16859/
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引用元: 【東北大学】光で磁石の性質を消す原理を解明

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1: 2017/07/30(日) 16:00:09.42 ID:CAP_USER
2017.07.30 15:20
[写真]千葉県市原市の養老川岸の地層「千葉セクション」で見つかった白尾火山灰(写真提供:国立極地研究所)
https://thepage.jp/amp/20170730-00000002-wordleaf

 「チバニアン」という言葉が先月、ニュースをにぎわせました。

 チバニアンとは日本の研究グループが国際機関に申請した新しい「地質時代」の名称のことで、地球46億年の歴史の中で約77万年前から12万6000年前の約55万年間を指します。
地質時代の名称といえば、恐竜好きの人なら知らないはずはない「ジュラ紀」や「白亜紀」などが有名でしょう。認定された場合は、日本の千葉県にちなんだ名称が、ジュラ紀などのように地球の歴史上のある期間を示す名称として全世界で使用されることとなります。


[地図]「チバニアン」という名称になるかもしれない地層がある「千葉セクション」の位置(写真提供:国立極地研究所)


 研究グループは、この「チバニアン」という時代が始まる約77万年前は、「地磁気」が最後に「逆転」したときだと考えています。とは言っても、「地磁気の逆転」という単語を初めて聞く人も多いでしょう。今回は日本で初めての快挙になるかもしれない「チバニアン」をきっかけとして、私たち人間が普段感じることのできない「地磁気」とその時代による変化について考えてみたいと思います。

「地磁気の逆転」は過去に何度も発生

 そもそも「地磁気」とは一体なんなのでしょうか。

 皆さんも小さい頃、磁石の周りに砂鉄がきれいに並ぶ様子を教科書などで見たことはありませんか?

これは磁石のつくりだす磁気の影響を受けて砂鉄が整然と並ぶからです。同じように、地球自体が作り出している巨大な磁気があります。それを「地磁気」と呼んでいます。

 地磁気がある。これは地球の内部に1つの大きな棒磁石があるということです。磁石はN極同士またはS極同士を近づけると反発し、N極とS極を近づけると引き合います。そのため、方位磁針のN極と引き合う北極にはS極、南極には反対のN極があることになります。
磁石の力はN極からS極へ向かうため、現在の地磁気の向きは「北向き」となります。この磁石の性質を利用することで人類は方角を知ることができるようになり、地球上のあらゆる場所での移動を可能としたのです。


[図1]棒磁石の磁気(左)と地磁気(右)のイメージ図


 この「地磁気の向き」が北向きであることは、当たり前だと思う方が多いでしょう。ですが、実は、この「地磁気の向き」が今と同じではなく、逆転していた時代が過去にはあったのです。なぜ地磁気が逆転するのか。実は現在でも逆転のメカニズムの詳細はわかっていません。ですが、大昔の時代に地磁気が逆転したことはわかっています。どうしてでしょうか?

続きはソースで

次ページ 千葉県の地層が注目される理由
https://thepage.jp/detail/20170730-00000002-wordleaf?page=2&utm_source=google&utm_medium=top-news&utm_campaign=amp
ダウンロード (1)
※画像はイメージで本文と関係ありません



引用元: 【地質学】 「千葉」が地質時代の名前になる?「チバニアン」から考える地磁気の変化[07/30] [無断転載禁止]©2ch.net

「千葉」が地質時代の名前になる?「チバニアン」から考える地磁気の変化の続きを読む

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1: 2016/07/27(水) 17:57:44.82 ID:CAP_USER
共同発表:熱を流すだけで金属が磁石になる現象を発見
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20160726/index.html
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20160726/icons/zu2.jpg


ポイント
磁石の性質は熱の流れとは無関係で、温度を上げても下げても、磁石ではない金属が磁石になることはないと考えられていた。
熱を流すだけで、磁石ではない金属が磁石に変わる現象を世界で初めて観測した。
新しい磁化測定法として、電子のスピンを使った熱利用技術や省エネ社会の発展に貢献する。


JST 戦略的創造研究推進事業において、東北大学 金属材料研究所のダジ・ホウ 研究員、東北大学 原子分子材料科学高等研究機構(WPI-AIMR)/金属材料研究所の齊藤 英治 教授らは、通常の状態では磁化注1)(磁石の性質)を持たない金属が、熱を流すだけで磁石の性質を示す現象を発見しました。

金をはじめとする磁石ではない金属は、温度を上げても下げても磁石になることはないと考えられていました。本研究グループは、イットリウム鉄ガーネット(YIG)注2)という磁石の上に金の薄膜を張り付け、この試料の表と裏の間に温度勾配を作ることで、熱が流れている状態(熱非平衡状態注3))にしました。試料に対して垂直に磁場を加えながら、面に沿って金薄膜に電流を流し、電流と直角の方向に付けた電極に生じるホール電圧注4)を測定しました。その結果、温度勾配に比例した大きさのホール電圧が金薄膜に生じることを発見し、この現象を「非平衡異常ホール効果」と命名しました。これは温度勾配によって金薄膜に磁化が生じている証拠であり、熱を流すだけで金属が磁石になることを世界で初めて観測したことになります。

この現象は、単位体積あたり100万分の1電磁単位注5)という極めて微弱な磁化を電気信号として観測できることから、熱非平衡状態での新しい磁化測定法として利用できます。また、熱と磁化との関係の理解が深まることで、熱を利用したスピントロニクス注6)の研究が進み、日常生活で捨てられている熱を削減および利用する省エネ社会への貢献が期待されます。

本研究は、東北大学 金属材料研究所/デルフト工科大学のゲリット・バウアー 教授らと共同で行ったものです。

本研究成果は、2016年7月26日(英国時間)に英国科学誌「Nature Communications」のオンライン版で公開されます。

続きはソースで

ダウンロード (4)
 

引用元: 【物性物理学】熱を流すだけで金属が磁石になる現象を発見 電子の自転「スピン」を使った熱利用技術の発展に貢献 [無断転載禁止]©2ch.net

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1: 2016/03/23(水) 18:08:40.73 ID:CAP_USER.net
静岡理工科大、レアアース使用半減できる磁石材を発見 (ニュースイッチ) - Yahoo!ニュース
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20160322-00010002-newswitch-sctch


高温下ではネオジム磁石以上の特性を持つ。将来は航空機や宇宙産業への展開も

 静岡理工科大学理工学部の小林久理真教授の研究グループは、ハイブリッド車(HV)用モーターなどに使われるネオジム磁石と比べ、希土類(レアアース)の使用量をほぼ半減できる新材料を発見した。200度C付近の高温域ではネオジム磁石以上の高い磁気特性を持つ。今後、企業などと焼結技術を確立し、実用化を目指す。

 小林教授らが開発した新材料はサマリウムとジルコニウム、鉄、コバルト、チタンを含む組成で、結晶構造を安定化することに成功した。現在、HV用モーターなどに使われる希土類磁石のほぼ全量がネオジム磁石。新材料はネオジムを使わず、希土類の使用量をほぼ半減できる。

 鉄やコバルトが多いと磁力は強まるが、磁気を特定の方向に強く向ける異方性が低下する。このためHV用など高い磁気特性が求められる磁石は希土類を加えることで異方性を保っている。

 新材料は希土類を減らし、鉄などの比率を高めても異方性を安定させられる。従来のネオジム磁石並みの性能を有し「自動車のエンジンルーム内などを想定した高温下ではネオジム磁石以上の特性を持つ」(小林教授)という。

 希土類の使用量を低減できれば、調達の多くを中国に依存するリスクを減らせる。今後は企業などと連携し、同材料を磁石として焼結し、量産する生産技術の確立を急ぐ。

 実用化されれば、ネオジム磁石に置き換わる可能性がある。さらに高温特性に優れることから、将来は自動車以外に航空機や宇宙産業などへ展開も期待される。

ダウンロード (2)
 

引用元: 【材料科学】静岡理工科大、レアアース使用半減できる磁石材を発見 高温下ではネオジム磁石以上の特性 将来は航空機や宇宙産業への展開も

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1: 2016/03/02(水) 18:18:41.05 ID:CAP_USER.net
【プレスリリース】リチウムイオン電池からイオン制御可能な磁石の創出に成功 ―電気的にスイッチング可能な磁気デバイスの創出に貢献― - 日本の研究.com
https://research-er.jp/articles/view/43991


〈概要〉

 国立大学法人東北大学【総長 里見進】金属材料研究所【所長 高梨弘毅】の谷口耕治准教授、宮坂等教授らは、リチウムイオン電池*1に金属錯体から成る分子性材料を電極として組み込むことで、人工的にイオン制御可能な磁石を創り出すことに成功しました。
リチウムイオン電池のイオン挿入機能を介して、電極材料中の金属錯体と連結した非磁性の分子に電子を導入し磁気モーメント*2を付与することで、物質全体に磁石としての性質を発現させました。
さらに電池の放電状態を制御することで、磁気相転移温度*3を変化させることにも成功しています。

 本研究の結果は、本来は磁石ではない物質を、イオン挿入という電気的な手法で人工的に磁石に変え得ることを示した初めての例であり、新しい機能性磁石の設計指針を与えるものです。
また今後、リチウムイオン電池の可逆的な充放電機能を利用することで、電気的にスイッチング可能な磁気デバイスの創出につながることが期待されます。

 本研究成果はドイツ化学会誌「Angewandte Chemie International Edition」に受理され、近日公開される予定です。

続きはソースで

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引用元: 【材料科学/物性科学】リチウムイオン電池からイオン制御可能な磁石の創出に成功 電気的にスイッチング可能な磁気デバイスの創出に貢献

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1: 2016/02/26(金) 07:34:33.84 ID:CAP_USER.net
夢の超音速列車ハイパーループ、試作機の段階に | ナショナルジオグラフィック日本版サイト
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/16/022500066/


 大学院生たちのチームがコンピューターの前に集まっている。ここは米国マサチューセッツ州ケンブリッジ、マサチューセッツ工科大学(MIT)エドガートンセンター3階の一室だ。
超音速チューブ輸送システムは、いまここで実現しつつあるのかもしれない。 

 チームはシミュレーションと計算を繰り返し、時速1000キロを超す速さで人を輸送できる浮上ポッド(車両)の設計を進めてきた。
そのコンセプトに基づく模型を手にしているのは、チーフエンジニアのクリス・メリアン氏だ。同氏らの設計案は、世界各国の学生が参加した初のコンペで1位を獲得した。

 MITの学生たちが踏み出す次のステップは、実際にポッドを作ることだ。
予定では3月初めに製作を始め、今年の夏には、磁石を埋め込んだボブスレーのような試作機を「ハイパーループ・ポッド・コンペティション」のグランドフィナーレでテスト走行させる。
コンペの主催者であり、イーロン・マスク氏がCEOを務める企業スペースXは、参加チームに「殻を破ろう」と促している。(参考記事:「ロケットの垂直着陸に成功、ファルコン9で2例目」)

「ハイパーループ」に不安を感じる人には朗報がある。テスト走行には、人は乗らない。

 マスク氏の着想は、当初は絵空事に思われた。ペイパル、テスラ、スペースXの共同創設者である同氏は、火星の植民地化も「できる」と信じる夢想家でもあるからだ。
しかし、彼がこの「輸送における第5のモード」を提案してから2年半の間に、ハイパーループ構想は確実に支持を得てきた。
マスク氏を動かすのは、およそ640キロ離れた「ロサンゼルスとサンフランシスコを30分で結ぶ」という目標だ。(参考記事:「テスラに脚光、エジソンに並ぶ発明家」)

 1月29、30日にテキサスA&M大学で開かれた、コンペを含めたイベント「デザイン・ウィークエンド」で、マスク氏は「ハイパーループが現実になるという実感がわいてきました。
一般の人々も世界も、何か斬新なものを欲しているのは明らかです」と話した。
さらに、「あなた方が取り組んでいる計画は、世の中をあっと驚かせることでしょう」と学生たちを激励した。(参考記事:「夢の超音速列車「ハイパーループ」、成否の鍵は?」)

 現在、少なくとも2社がチューブ輸送を独自の方式で商業化しようと動いている。
そのうちの1社、ハイパーループ・テクノロジーズのCEO、ロブ・ロイド氏は「文字通り、ハイパーループを建設中です」と語る。
同社は、ラスベガス近郊に敷いた長さ3キロ近くのテストトラックで、実物大のポッドを走らせる計画を立てている。
ライト兄弟が初飛行を成功させた地になぞらえて、氏は実験を「キティーホークの瞬間」と呼ぶ。(参考記事:「ライト兄弟の知られざる「飛行問題」」)

「ハイパーループは実現可能なシステムです」と話すのは、MITハイパーループチームのプロジェクトマネージャー、ジョン・メイヨー氏だ。彼自身、初めはこのアイデアに懐疑的だったそうだ。
だが今は、運ぶのが貨物であれ人であれ、いつか何らかの形で実用化されると予想している。
メイヨー氏は、「技術的には答えを出せる」と話す。むしろ本当の課題は、採算が合う額で建設できるか、政府の承認を得られるかだという。

そもそも、なぜハイパーループなのか? 

「数年前、私はロサンゼルスで渋滞に捕まり、予定していた会合に1時間も遅刻してしまいました。そのとき、『まったく、もっといい移動手段があるはずだ』と思ったのです」。
サプライズで登場したデザイン・ウィークエンドの会場でマスク氏はこう話した。

「この会合で、思いついたばかりのアイデアを何の気なしに口に出しました。その後、これはもっと詳しく説明すべきことではないかと感じたのです」。
そこで2013年8月、58ページにわたる白書をスペースXのウェブサイト上に掲載。この構想はさほど話題を呼ぶとは期待していなかったが、反響は予想を大きく超えた。

 マスク氏の提案は無謀と言えた。
乗客を乗せた車両(ポッド)が太陽電池で空中に浮かび、鉄塔に支えられた細長いチューブの中を、音速とほぼ同じ時速約760マイル(1223キロ)で疾走する。
氏はハイパーループを「コンコルド、レールガン、エアホッケーテーブルをかけ合わせたようなもの」と表現し、飛行機、鉄道、船、車に続く「輸送における第5のモード」になり得ると語った。
(参考記事:「デトロイト自動車ショー、5つのエネルギー革新」)

 カリフォルニアでは、最高時速220マイル(354キロ)、2時間半でロサンゼルスとサンフランシスコを結ぶ高速鉄道が提案されているが、マスク氏は「遅すぎる」と一蹴。
代案のハイパーループなら、同区間を30分で移動できる。氏の見積もりでは、建設費用は60億~100億ドル。600億ドル超を要する高速鉄道よりもはるかに安い。

「ある都市に住み、職場は別の都市。それが可能になれば、人々の自由がもっと広がります」と、マスク氏は学生に展望を語った。

 賛同者も現れた。1年経つか経たないかのうちに、少なくとも2社がマスク氏の構想を実現しようと動き出した。

「都市の定義が変わります」とロイド氏は言う。
シスコシステムズ社の元取締役で、現在はハイパーループ・テクノロジーズを率いるロイド氏は、音速のチューブ輸送で通勤時間は大幅に減ると付け加えた。
カリフォルニア州で設立されたばかりの同社だが、名のある人材を次々と巻き込んでいる。
スペースX出身のエンジニアであるブローガン・バンブローガン氏、2012年のオバマ大統領再選キャンペーンで選挙対策本部長を務めたジム・メッシーナ氏、
ペイパルでマスク氏の下で働いていたデイビッド・サックス氏、有償ライドシェア企業「ウーバー」への投資家であり、マスク氏にハイパーループ構想の発表を促したシャービン・ピシュバー氏ら、
いずれもビッグネームだ。(参考記事:「自動運転タクシーで温室効果ガス94%減、米研究」)

続きはソースで

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引用元: 【技術】夢の超音速列車ハイパーループ、試作機の段階に デザインコンテストで米MITが優勝、この夏にいよいよ機体のコンペを開催

夢の超音速列車ハイパーループ、試作機の段階に デザインコンテストで米MITが優勝、この夏にいよいよ機体のコンペを開催の続きを読む
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