磁性超入門

電気自動車 (EV) やハイブリッドカー (HV) のモーターに使われる永久磁石、高密度ハードディスクに使われる磁気抵抗素子、 医療に用いられる磁気共鳴診断装置 (MRI) など、磁性および磁性体は、日常生活になくてはならない物理現象であり物質・材料です。にもかかわらず、物質の磁性は、大学の学部の講義では、電磁気学の中で触れられるだけで、十分には扱われてきませんでした。 　この講義は、半導体工学・金属工学・無機化学など異分野から磁性の分野に参入したが、言葉がよく分からないという方、企業において磁性や磁性体を扱うことになったが、磁気特有のふしぎな性質が、どのような原理で生じているのかよく分からないという方のために、磁気・磁性の基礎について、かなり低いレベルから出発して、最近の話題まで、対話型でわかりやすく説明することを目指します。

1. イントロ:こんなところにも磁性体が・・
   1. クルマと磁性体
   2. コンピュータと磁性体
   3. 変圧器 (トランス)
   4. 光ファイバー通信と磁性体 ハード磁性体 / ソフト磁性体 / 永久磁石 / 磁界 / なぜ磁界を電流であらわすのか / 磁化 / 磁気モーメント 磁束密度と磁化 / 磁性の分類 / 自発磁化
2. まぐねの国の中心に迫る
   1. 磁石を切り刻むとどうなる
   2. 原子のレベルまで微細化すると
      • 電子軌道がつくる磁気モーメント
      • 原子の軌道と量子数
      • スピン角運動量
      • 実際の原子の磁気モーメント
      • フントの規則
      • 3d遷移金属イオンの磁性
      • 電子軌道かスピンか
   3. 強磁性の起源
      • 鉄の磁性は原子磁石で説明できない
      • 磁性金属とバンド構造
      • 鉄の磁性はバンドモデルで
   4. キュリーワイスの法則
      • 自発磁化が生じるメカニズム、他 クーロン相互作用と交換相互作用 / バンド図の見方 / バンド分散曲線は何に役立つ?/ 鉄と鉄酸化物
3. まぐねのふしぎに迫る
   1. 初期状態で磁気を帯びていないわけ
      • 磁区と磁壁:偏光顕微鏡で見ると
      • 磁束線と磁力線 形で異なる反磁界係数
      • 磁区に分かれるわけ
      • さまざまな磁区
   2. 磁性体を特徴付ける磁気ヒステリシス
      • 磁気記録とヒステリシス
      • 磁性以外にもあるヒステリシス
      • 初磁化曲線と磁区
      • 磁気異方性
      • 保磁力のなぞ
      • 残留磁化のなぞ 磁区を考えたのは誰か / なぜ磁区に分かれるか / 反磁界と反磁性のちがい / 反磁界ってどうやって分かる 縞状磁区の境界では / どうすれば初磁化状態に戻せるか / 磁気異方性はなぜ起きる 鉄の磁化曲線が結晶方位で変わるわけ
4. 新しいまぐねのまち
   1. スピントロニクス
      • GMR
      • スピンバルブ
      • 交換バイアスのなぞ
      • TMR
      • MRAM
      • スピン注入磁化反転
   2. 光と磁気
      • 磁気光学と光磁気効果
      • 磁気光学の現象論
      • 磁気光学の電子論
   3. 磁気共鳴
      • 磁気共鳴とは
      • 核磁気共鳴
      • MRIの原理
      • 電子スピン共鳴
• 質疑応答・名刺交換