磁性体ナノワイヤによる機能性磁性体材料の創出とスピントルクデバイスへの応用

• Project/Area Number: 22860043
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 小寺 敏郎 Yamaguchi University, 理工学研究科, 講師 (90340603)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥3,146,000 (Direct Cost: ¥2,420,000、Indirect Cost: ¥726,000); Fiscal Year 2011: ¥1,508,000 (Direct Cost: ¥1,160,000、Indirect Cost: ¥348,000); Fiscal Year 2010: ¥1,638,000 (Direct Cost: ¥1,260,000、Indirect Cost: ¥378,000)
• Keywords: 磁性体ナノワイヤ / ビーム走査アンテナ / 非相反素子 / 磁気双極子モーメント / マイクロ波素子 / 磁性体デバイス / 国際情報交換 / カナダ

Research Abstract

磁性体ナノワイヤの生成については主にカナダのモントリオール理工科大学にて行い、試料の提供を同大学から受ける事で主にデバイス化の研究を行った。ナノワイヤの物性を振動試料型磁力計ならびに磁気共鳴半値幅により評価し、マイクロ波・ミリ波デバイスへの応用性を確認した。ナノワイヤの成長プロセスであるメッキプロセスにおいて、表面荒さは磁気損失の増加に対応するため、これを平坦にすべく恒温環境化におけるワイヤ成長を行った。結果、従来の材料と比較して磁気損失を30%改善できることを確認した。
しかしながら磁性体ナノワイヤの磁気損失低減は容易ではなく、アンテナに応用した場合放射する以前に電磁波のエネルギーが全て磁気損失にて消費されることもあり得る。この問題を回避する目的で平行平板構造をアンテナに付加することでアンテナの性能改善を試みた。この内容は12月に開催されたアジア太平洋マイクロ波会議にて発表した。
磁性体ナノワイヤはフェライトと同様に非相反性を示すため、これを応用したアンテナとミキサの複合デバイスを考案し、9月にパリにて開催されたヨーロッパマイクロ波会議にて発表した。
その他磁性体ナノワイヤの応用を目的としたビーム走査可能な漏洩波アンテナに関する研究を遂行し、
(1)アイソレーター複合のビーム走査可能なアンテナ
(2)超低姿勢モノポールアンテナ
(3)ファラデー回転を用いた完全電気磁気導体の実現
に関する論文を査読付き学術雑誌に6報報告した。

Research Products

• [Journal Article] Ferrite based non-reciprocal radome, generalized scattering matrix analysis and experimental demonstration (2011)
  • Author(s): Armin Parsa
  • Journal Title: IEEE Transaction on Antenna and Propagations Volume: 59 Pages: 810-817
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Integrated leaky-wave antenna -duplexer/diplexer using CRLH uniform ferrite-loaded open waveguide (2010)
  • Author(s): Toshiro Kodera
  • Journal Title: IEEE Transaction on Antenna and Propagations Volume: 58 Pages: 2508-2514
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low-profile leaky-wave electric monopole loop antenna using the β=0 regime of a ferrite-loaded open waveguide (2010)
  • Author(s): Toshiro Kodera
  • Journal Title: IEEE Transaction on Antenna and Propagations Volume: 58 Pages: 3165-3174
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arbitrary electromagnetic conductor boundaries using Faraday rotation in a grounded ferrite slab (2010)
  • Author(s): Attieh Shahvarpour
  • Journal Title: IEEE Transaction on Microwave Theory Techniques Volume: 58 Pages: 2781-2793
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Experimental demonstration and potential applications of a tunable NRI ferrite-wire metamaterial (2010)
  • Author(s): Simon Couture
  • Journal Title: IEEE Antennas Wireless Propagation Letter Volume: 9 Pages: 1022-1025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Authors' reply (2010)
  • Author(s): Toshiro Kodera
  • Journal Title: IEEE Transaction on Microwave Theory Techniques Volume: 58 Pages: 1310-1311
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Leakage control in the CRLH uniform ferrite loaded open waveguide leaky-wave antenna using a transversally extending evanescent waveguide structure (2010)
  • Author(s): Toshiro Kodera
  • Organizer: Asia-Pacific Microwave Conference 2010
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] Integrated leaky-wave antenna front-end using a ferrite-loaded open waveguide structure (2010)
  • Author(s): Toshiro Kodera
  • Organizer: 40th European Microwave Conference (EuMC 2010)
  • Place of Presentation: フランス・パリ CNIT Paris
  • Year and Date: 2010-09-29
• [Presentation] Tunable NRI wedge made of metallic wires in a ferrite host : lens structure, experimental demonstration, and scanning antenna/spectral analyzer applications (2010)
  • Author(s): Simon Couture
  • Organizer: IEEE AP-S International Symposium 2010
  • Place of Presentation: カナダ・トロントコンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-07-12
• [Presentation] Ferromagnetic nanowire materials and their application to leaky-wave antennas with the benefits of self-biasing, integration and double ferromagnetic resonance (2010)
  • Author(s): Christophe Caloz
  • Organizer: CNC/USNC URSI National Radio Science Meeting
  • Place of Presentation: カナダ・トロントコンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-07-12
• [Presentation] Novel magnetic radiative structures inspired by metamaterial concepts (2010)
  • Author(s): Toshiro Kodera
  • Organizer: American Electromagnetics Conference (AMEREM)
  • Place of Presentation: カナダ・オタワシャトーローリエ
  • Year and Date: 2010-07-08
• [Presentation] Recent advances in micro-structured electric and nano-structured magnetic microwave metamaterials (2010)
  • Author(s): Christophe Caloz
  • Organizer: IEEE MTT-S Int.Microwave Symposium
  • Place of Presentation: アメリカ・アナハイムコンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-05-27
• [Patent(Industrial Property Rights)] 人工磁性体、人工磁性体デバイス、人工磁性反射壁および人工磁性透過体 (2010)
  • Inventor(s): 小寺敏郎
  • Industrial Property Rights Holder: 山口大学
  • Industrial Property Number: 2010-285353
  • Filing Date: 2010-12-22