自分なりの判断のご紹介

政治、科学から生活関連までいろんな自分なりの判断で
面白いと思ったニュース、情報をコメントをつけてご紹介しています


テーマ:
理科の嫌いな方は
読まないほうがo(^-^)o

でも、そんな方のためにも
大胆に簡単化?してご紹介。

なんと、従来とは違った
方法で電流を流すん
だそうですよ。

で、大幅な省エネを実現。

まずはその記事を。

絶縁体:電気信号伝達 夢の「8割省エネ」
自分なりの判断のご紹介-スピン波による電流
電気を通さない「絶縁体」の

物質に、磁気を使った方法で
電気の信号を通すことに、
東北大金属材料研究所の
斉藤英治教授(物性物理学)ら
のチームが世界で初めて
成功した。

電流が流れるのは
電子が移動するん
だということはうっすら
ご存知でしょう。

金属では、個々の金属原子が
ずらーっと仲良く並んでいて
外側の電子が皆の共有物と
いう感じで、お隣さんの原子に
自由に行き来できるように
なります。

 これが、「自由電子」と
いうもの。

で、電圧をかけると
マイナス電荷を持つ
自由電子がプラスに
引かれて動きます。

ちなみに、昔からの
お約束で、電子の流れの
向きと電流の流れの向きは
逆ということにしています。

 問題は、自由電子と
言っても全く自由に動ける
わけではありません。

 個々の原子が振動して
いて、電子の動きが邪魔を
され、移動するエネルギーが
熱のエネルギーに変わって
しまいます。

 これが、「電気抵抗」と
呼ばれるもの。

 タコ足配線が良くないと
言われるように、電気を
流すと電気コードが
熱くなり、場合によって
発煙、発火してしまうん
ですね。

 この発熱、ICの世界でも
大問題。

 回路の集積度があがる
につれて温度も上がって
しまい、末は太陽表面
温度にもなってしまうのか
などと言われています。
 
 で、今回の斉藤先生の
考えは、じゃあ電子が
移動しなければ発熱しない
からそれを利用しよう
ということです。

 え、電子が移動しなければ
電流が流れないじゃないか
と思う方、少々理科的頭脳の
持ち主ですね。

 ここで、またややこしい
お話。

 電子の移動する速度って
知っています?

 1秒間にたった0.01ミリセンチ
ほどなんですよ。
 
 え、(  ゚ ▽ ゚ ;)

え、電気はすぐ伝わるじゃない。

そう、電流はすぐ、一応
光の速度でね。

 電流の速度っていうのは、簡単?
に言えば移動速度。

 ちょっと想像してください、
パイプの中にパチンコ玉が
ぎっしり詰まっているところを。

 そのとき、一方のパイプの
入口にあるパチンコ玉を
おすと反対の玉ってすぐ
落ちますよね。

 間の玉はほとんど動いて
いません。

 もうひとつ、スポーツ観戦で
観客席でおこるスタンディング
ウェーブ。

 そう、あの波は観客が
横に動いていなくても
波が伝わっていきますね。

 電子の世界も同じことが
起きているんです。

 電子そのものでなく、
電磁波というものが
移動していくんですね。

 さあ、もっと難しくなるかな。

「電磁波」って書きました。

 普通皆さんの良く知っている
「電波」でもいいんですが、
この波は「電界」「磁界」が
相互に作用しながら伝わる
波。

自分なりの判断のご紹介-電磁波
右の図が電磁波、電磁場
とも言いますけど。

 まあ、電荷を持つ電子が
すこしずつ進みながら
立ったり座ったりする
ことによって電磁波である
電流が流れるってことです。


ということで、電子を
すすませないで、立ったり
座ったりさせれば
いいわけですが、
電荷をもった電子は
どうしてもプラス電極の
ほうにひかれて動いて
しまいます。

 さあ、どうしたらいいでしょう。

これでわかったら天才
ですね。

 ヒントは「電磁波」という
ことば。

 電流は、電荷でなくでも
磁界、すなわち磁石が
たったりすわったりしても
いいんです。

で、斉藤先生、磁気を生み出す
電子の自転「スピン」に着目した
んですね。

 電子スピンって電子がぐるぐる
まわって磁石の性質を持った
ものです。

 斉藤教授は2006年に、
電子から電子へスピンが伝わる
「スピン波」と電流を相互に変換
できることを発見しています。

 さあ、説明最後にさし
かかりました。

 金属なんかだと、電子が
動いてしまいますから。

 絶縁体の中にある電子スピンを
利用すればいいんだという
ことになるんですね。

 で、次の実験。

ICチップなどに使われる磁石の一種の
「磁性ガーネット」という絶縁体を用意。
両端に白金(プラチナ)の端子を取り付け
片方の端子に電流を流した。すると
電流が白金と絶縁体の境界面でスピン波を
起こした。スピン波は反対側の白金の端子
まで到達し、電流を発生させた。

はいめでたく小さな磁石である
電子スピンにより電流が
流れました。

 この方法では電子がほとんど
移動しませんので、発熱は
せず、電流に伴うエネルギー損失が
激減したわけです。

なんとか仕組みの雰囲気わかり
ましたかo(^-^)o

記事の横の概念図でも
いいですよ。

最後まで読んでいただき
ありがとうございました。m(_ _ )m




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