【本学研究者情報】

〇電気通信研究所　教授　深見俊輔
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• Wi-FiやBluetoothなどで用いられる微弱な通信用電波から電力を生み出す環境発電^（注1）技術をスピントロニクス^（注2）の原理を用いて実現しました。
• -27 dBmの強度の電波で発電して市販の温度センサーを駆動することに成功しました。
• IoT社会の進展を促進する電池や電源を必要としないエッジ端末^（注3）への応用が期待されます。

【概要】

私たちの身の回りにはWi-FiやBluetoothなど通信用電波が飛び交っています。これらの電波が運ぶエネルギーから効率的に発電できれば、電池や電源が無くても永続的に動く電子機器を実現でき、IoT（モノのインターネット）技術の普及範囲を飛躍的に拡大するものと期待されます。しかし一般に通信用電波の強度は-20 dBm以下と極めて弱く、現時点でそのような電波強度で電子機器を駆動するのに十分な電力を生み出す技術は存在しません。

今回、東北大学電気通信研究所の深見俊輔教授と先端スピントロニクス研究開発センターの大野英男教授らは、シンガポール国立大学のヤン?ヒョンス（Hyunsoo Yang）教授らと共同で、スピントロニクス技術に基づくナノスケールの「スピン整流器」を開発し、微弱な通信用電波で高効率に電力を生み出す原理実証実験に成功しました。具体的には、10個のスピン整流器を直列接続し、-50 dBm程度の極めて微弱な高周波入力信号からの34,500 mV/mWの効率での直流電圧への変換を達成し、また-27 dBmの強度の電波からの発電による市販の温度センサーの駆動に成功しました。同チームは2021年に0 dBmの強度の電波で発光ダイオード（LED）を点灯させることに成功しましたが、今回はこの時と比較して必要な電波の強度が約3桁低減しています。

今後、単体の素子での変換効率の更なる向上と、素子の大規模な集積化に取り組むことで、社会実装に向けた視界が開けていくものと期待されます。

本研究成果は、2024年7月24日に科学誌Nature Electronicsに掲載されました。

【用語解説】

注1. 環境発電
周囲に存在する自然エネルギーや不要エネルギーを収集し、電力として利用する技術のこと。例えば、太陽光、風力、振動、熱、高周波電気信号などのエネルギーを変換して電力を得ることができる。この技術は、電池の交換が困難な場所や、小型デバイスの長寿命化に役立ち、持続可能なエネルギー利用を推進する。

注2. スピントロニクス
物質中の電子が持つ、電気的な性質（電荷）と磁気的な性質（スピン）が協調することによって発現する現象を理解し、工学的な応用を目指す学問分野。特に、磁性体のスピンの向き（上?下）を情報（0,1）の担い手として制御する、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)や磁気センサー等への応用が代表的

注3. エッジ端末
情報の集中処理を行うクラウドに対して、情報ネットワークの実社会側の末端（エッジ）に配置されるセンサーやプロセッサー。実社会とのインターフェースの役割を担い、情報の収集や処理、分析を現場で行う。スマートスピーカー、セキュリティカメラ、温度や照度、機械の動作の状況などを検出するセンサーなどが含まれる。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学電気通信研究所
教授　深見 俊輔
TEL: 022-217-5555
Email: s-fukami*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（兼）東北大学大学院工学研究科電子工学専攻
（兼）東北大学先端スピントロニクス研究開発センター (CSIS)
（兼）東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター (CIES)
（兼）東北大学材料科学高等研究所 (WPI-AIMR)
（兼）稲盛科学研究機構 (InaRIS)

（報道に関すること）
東北大学電気通信研究所 総務係
TEL: 022-217-5420
Email: riec-somu*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）