マイクロ波はギガヘルツ帯の周波数をもつ低エネルギー
光子である。電子レンジでの食品加熱は、その応用として
日常に利用されている。しかしながら、これはマイクロ波応用
のごく一部にすぎない。

　　金属の酸化物（誘電体や磁性体）にマイクロ波を照射すると、
従来法に比べて短時間、効率的かつ選択的にこれらを加熱し、
またそのなかで起きる化学反応を促進することができる。さらに、
新しい機能性の素材を創成する手段として利用できる。

　　このマイクロ波と物質の相互作用の特異性に関して、その
基礎を理解し、産業応用を促進するための特定領域研究が採択
された。計画研究は５つの研究で構成され、マイクロ波による
金属粉体の加熱、焼結過程の実験と理論、高効率製鉄過程、
新規材料開発、廃棄物処理と資源回収、が主要なテーマである。

　　そのなかで、マイクロ波が物質を選択的かつ高い効率で加熱
する機構を理論で究明する計画研究として、次の課題が設定され
ている。
　　計画研究Ａ０３班　
　　「マイクロ波と分子磁性相互作用の理論・分子動力学研究」
　　代表者： 田中 基彦　（核融合科学研究所）
　
　　マイクロ波による水・氷・食塩水の加熱過程の分子動力学
（Tanaka & Sato, J. Chem. Phys. 2007）はその序章である。
磁性体酸化物のマイクロ波磁場による選択的加熱の機構は
未知であったが、最近のハイゼンベルクモデルを用いた研究
により定量的に証明された（Phys.Rev.B, 2009）。この過程は
3d軌道にある電子スピンの非共鳴応答が原因であり、加熱量は
ゼーマン項より桁違いに大きくキュリー温度を超えて加熱が続く
点が理論的に示されており、いわゆるFMR（強磁性共鳴）とは
異なる現象である。
　　現在、マイクロ波による磁性体一般の加熱機構を究明する
ため、量子力学的な時間依存DFT（密度汎関数法）を用いて
研究を進めている。

　　この特定領域研究の概要と最近の活動の様子は、以下の
ホームページ http://photon.isc.chubu.ac.jp/　に記述されている。

　　　　　　　　　　　　　　　（文責： 領域事務局　田中基彦）


資料： 特定領域465　計画研究A03斑

Return to homepage

文部科学省科学研究費 特定領域研究
（平成18-23年度）

「マイクロ波励起・高温非平衡反応場の科学」 （領域465）
領域代表者：佐藤元泰（核融合科学研究所）