JP2010516220A - 量子モータ - Google Patents
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Abstract
Description
好ましくは、物理的エネルギはロータの一部分に与えられる。
1.量子効果を用いて動きを生じさせるための基本的な概念および機構
有機分子磁石は、従来の強磁性金属合金のような直接的交換相互作用でなく、電子スピンの介在する磁気による異なる磁気機構(量子超交換、スーパーエクスチェンジ)に基づかせることができる。その仮定によると、従来の材料よりもかなり速い(所与の電源におけるより速い回転速度)切換の可能な(電気機械のロータ)、純粋なドメイン構造を有するかまたはドメイン構造を有さない磁気材料がもたらせ得る。
物理的観点から、分子系磁気の発達は以下のステップによって進行する。
図1は、この発明の機能材料の構造式であり、図1の(A)は水素フタロシアニンの構造式を示す図であり、図1の(B)は、一部が磁気素子で置換されたフタロシアニン(Me、Pc)の構造式を示す図である。
図1の(B)に一部が磁気素子で置換されたフタロシアニン(Me、Pc)を示す。磁気原子間の距離は十分に大きい(2.5nm以下)ため、非常に低い温度(5K以下)における常磁性の挙動が保証される。
図2は、水素フタロシアニンとMe−フタロシアニンの希釈相の構成を示す図であり、図2の(A)は、希釈されていないMePcを示す図であり、図2の(B)は、Me−フタロシアニンのβ相を示す図である。
これらの金属は、Pc分子の中心に位置する磁気原子間の(超交換)磁気量子力を媒介する電子の供給源となるはずである。この修飾によって、より高い温度における磁性挙動が保証されるはずである(室温以上での高温超電導体による作業のために重要)。
図4は、AM[H2Pc/MePc]系のα相を示す図である。図4を参照して、α相では水素フタロシアニンおよび金属フタロシアニンが互いに同一平面上に位置している。
トルクは古典的機構および量子機構から生じる。
力と辺との積である機械的トルクNは以下の式で表わされる。
図9は、単位磁気モーメントを示す図である。スピンにより磁束Φが発生する。その磁束により磁気モーメントが生じ、磁気モーメントは磁束に比例する。
光トリガとなるLEDのスイッチング周波数を変えることで、モータの回転数を制御する。
(1) 本発明では、Ni、Co、Feなどの強磁性体とフタロシアニンを合成し、電子的または磁性的に準安定な強磁性材料を創出する。基本材料の合成として、水素フタロシアニンをベースとし、水素をNi、Co、Feなどに置換した金属フタロシアニンとの合成材料を作る。金属原子への置換により、分子内に空孔が生成される。この空間内を電子が移動すること、または空間内で電子スピンが変化することによって、材料の磁性を変えることができる。
物理的エネルギは、ロータ60の一部分に与えられる。光源90がロータ60の量子的特性を変化させてロータ60内で電流が流れ、その電流と磁場とが作用してロータ60に回転力が生じる。光源90がロータ60の量子的特性を変化させてロータ60と磁場との相互作用によりロータ60に回転力が生じる。
図14は、この発明の実施の形態2に従った量子モータの斜視図である。図14を参照して、機能材料40内でスピン41が存在し、スピン41はある時点で反転する。このときの反転として、たとえば外部からの何らかの物理的な力を用いることが可能である。またスピン41が反転する前には、スピン41の各々はステータ80を構成するN極永久磁石20およびS極永久磁石30と引き合い、スピンが反転した後は、スピン41はN極永久磁石20およびS極永久磁石30と反発し合うようにすれば、ロータ60に力が加わりロータ60が回転する。
Claims (8)
- 量子的特性を制御可能な機能材料を含むロータ(60)と、
前記ロータに磁場を印加する磁場印加部(20)と、
前記ロータの量子的特性を変化させる可変部(90)とを備え、
前記可変部(90)が前記ロータ(60)の量子的特性を変化させて前記ロータ(60)に回転力が生じて前記ロータが回転する、量子モータ。 - 前記可変部(90)は、前記ロータに外部から物理エネルギを与えることにより前記ロータの量子的特性を制御する、請求項1に記載の量子モータ。
- 前記物理的エネルギは前記ロータ(60)の一部分に与えられる、請求項1または2に記載の量子モータ。
- 前記ロータ(60)は、反強磁性材料と機能材料とを含んで構成される、請求項1から3のいずれか1項に記載の量子モータ。
- 前記可変部(90)が前記ロータ(60)の量子的特性を変化させて前記ロータ内で電流が流れ、その電流と磁場とが作用して前記ロータに回転力が生じる、請求項1から4のいずれか1項に記載の量子モータ。
- 前記可変部(90)が前記ロータ(60)の量子的特性を変化させて前記ロータ(60)と前記磁場との磁気的な相互作用により前記ロータ(60)に回転力が生じる、請求項1から4のいずれか1項に記載の量子モータ。
- 一部に電磁波が照射されることで照射された部分から他の部分へ電流が流れる材料を含むロータ(60)と、
前記ロータ(60)に磁場を印加する磁場印加部(80)と、
前記ロータ(60)の一部に電磁波を照射する照射部(90)とを備え、
前記照射部(90)が前記ロータ(60)の一部に電磁波を照射することで照射された部分から他の部分へ電流が流れ、その電流と磁場との相互作用により前記ロータ(60)が回転する、量子モータ。 - 磁気モーメントの向きを変化させることが可能な材料を含むロータ(60)と、
前記ロータ(60)に磁場を印加する磁場印加部(80)と、
前記ロータ(60)に作用してロータ(60)の磁気モーメントの向きを変化させることが可能な可変部(801,802)とを備え、
前記ロータ(60)が前記磁場印加部(80)に近づく方向に移動しているときには前記ロータ(60)と前記磁場印加部(80)とが引き合い、前記ロータ(60)が前記磁場印加部(80)から遠ざかる方向に移動しているときには前記ロータ(60)と前記磁場印加部(80)とが反発するように前記可変部(801,802)が前記ロータ(60)の磁気モーメントの向きを調整する、量子モータ。
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