次世代エレクトロニクスを変える！量子物質の新たな発見とその応用性

量子物質とその技術革新について

最近、国立大学法人次世代エレクトロニクスの研究において、電子強誘電体という量子物質が注目されています。特に、ルテチウム鉄酸化物（LuFe2O4）に関する発見が、エレクトロニクスのさらなる進化を予感させます。この物質はテラヘルツ波を用いた研究によって、これまでのバルク強誘電体の中で最大の電気分極変化を示すことが分かりました。この研究は、東北大学、東京科学大学、岡山大学、関西学院大学、及び科学技術振興機構（JST）の共同によって進められました。

強誘電体の苦境とその突破

強誘電体は、メモリや光変調器などの重要な材料であり、情報技術の発展に欠かせない存在です。しかし、従来の強誘電体では、重いイオンや分子の移動が必要であり、これが超高速動作を妨げていました。また、この過程はエネルギーの消費や結晶劣化を引き起こしていたのです。こうした問題を解決するために、研究者たちは電子強誘電体に目を向けました。電子強誘電体では、軽やかな電子雲の変形によって電気分極が生まれるため、従来の強誘電体よりも高速かつエネルギー効率の良い動作が可能です。

高速性能の実現

出たばかりの研究結果は、特に超高速な応答性に注目が集まります。電子同士が協力して、1ピコ秒未満の短時間で変化し、高速での制御が可能です。この特性は、次世代の光エレクトロニクスデバイスの基盤として応用されることが期待されています。例えば、新たな強誘電体メモリや光変調器などの開発が進むでしょう。このような革新は、デジタルトランスフォーメーションを推進する上で、大きな一歩となるでしょう。

論文の掲載と研究の背景

今回の研究成果は、2025年に米国物理学会の科学誌「Physical Review Letters」に掲載されることが決まりました。このように、研究成果が広く認知されることで、今後の技術革新につながることが期待されています。

この研究は、JST戦略的創造研究推進事業や文部科学省の様々な基盤研究によって支えられており、研究チームの努力が実を結んだ結果といえるでしょう。