●磁性の研究をしているということですが、具体的にどのような実験をなされているのですか。

 現在、最も力を入れているのは、巨大磁気抵抗を示すマンガン酸化物(La1-XSrXMnO3等)の研究です。 これは電気的性質・格子・磁性の3つが強く結びついた系で、その性質を理解するために中性子散乱を用いて磁気的な性質を調べています。 我々の研究により、その母結晶であるLaMnO3について、結晶構造が3次元的であるにもかかわらず、その磁性が2次元的であることが判りました。 また、高温超伝導体の発現機構に直接結びつく実験として、スピンゆらぎに関する実験も行っています。 スピンゆらぎをあらわすモデルがいくつか考えられていますが、どのモデルが真のスピンゆらぎのモデルなのか研究しています。

●その研究により、どのような成果が期待されますか。

 磁性の性質を研究し理解することにより、磁性をある程度随意にコントロールできるようになれば、新しい機能をもった物質の創製、利用が可能になると思います。 例えば、ビデオ等に使われている磁気ヘッドを、磁気的情報を電気信号により効率よく伝えることができるものに改良できます。 一方超伝導の研究では、室温でも電気抵抗零の超伝導物質の開発が可能になるかも知れません。 自慢話になってしまうかもしれませんが、私がブルックヘブン研究所にいた頃、CuGeO3という物質について、 スピンゆらぎが引き起こすスピンパイエルスという特異な状態の原始配列を、結晶構造の立場から確定しました。 直接我々の生活に結びつくものではないのですが、学問的には大きな評価を得ました。

●磁性以外の物性についての知識も必要ですね。

 そうです。物質の性質は大きく3つに分けることが出来ます。電気的性質(絶縁体・半導体・金属)、結晶格子の配列と振動、そして磁気的性質です。 磁性は基本的な性質の一つとして重要なことはもちろんですが、この3つの性質は互いに深く関係していることが近年広く認識されるようになり、 他の2つの性質を理解するためにも磁性の立場からの研究が不可欠です。

●Ｘ線回析と中性子回析の違いについて教えて下さい。

 中性子はＸ線と同じように波としての性質をもち、回析現象を利用して結晶を構成する原子の配列を調べることができます。 中性子は電気的に中性で磁気モーメントを持っています。また、回析実験に用いられる波長範囲での中性子のエネルギーは、物質内部でやり取りされているエネルギーと同じ程度です。 そのため、Ｘ線とは異なり、結晶構造だけでなく、原子の磁気モーメント(スピン)の配列や原子やスピンがどのような運動をしているか等の情報を比較的容易に得ることができます。 また、Ｘ線が水素や酸素といった軽元素を観測しにくいのに対して、中性子は容易にそれらを観測することができます。しかし、逆に原子番号の大きいものでも観測しにくいものもあります。

●それでは、原子炉(研究炉)と加速器についてはどうでしょう。

 原子炉では中性子が連続的に出てきますが、加速器ではパルス状に出てきます。 一般に、原子炉ではエネルギー・波数空間の狭い範囲を測定し結果がその場で見られるのに対して、加速器では広い範囲を同時に測定し、データを集積、解析して初めて結果が判ります。 前の質問についてもいえますが、原子炉、加速器それぞれに利点があります。したがって、それぞれの利点を生かして、相補的に利用できたらと思っています。 Ｘ線源、研究炉、加速器が同一場所にあると有り難いですね。

●最後に、原研の研究炉に対して要望等ありましたらお願いします。

 雷や地震等で原子炉が停止しても復旧が早いことと、年間の運転スケジュールがきっちり定まっていることは、我々実験者にとって非常に有り難いです。 要望としては、1サイクルでもいいから年間の運転サイクルを増やして欲しいということです。 これは、中性子の実験が有力視されてきており、実験者の数が増えてきていることに対応するためです。 装置によっては、要望がマシンタイムの3倍のものもあります。新しい原子炉の建設、熱中性子束等の増加は大歓迎です。

東北大学大学院 理学研究科   廣田 和馬さん