ローレンツ力とは、磁場中で動く荷電粒子に働く力（図1）で、電子機器やモーター、センサー、イメージングからバイオメディカルまで、さまざまな用途で重要な役割を担っています。 磁場は電流や導電性を画像化することができ、脳や心臓の電気活動のマッピングや、電気特性の変化による腫瘍などの異常組織の検出など、多くの生物・医療応用があることが示されている。 ローレンツ力は、電流の磁気音響イメージング、ホール効果イメージング、超音波による導電性のローレンツ力イメージング、磁気誘導を用いた磁気音響トモグラフィ、磁気共鳴イメージングによる活動電流のローレンツ力イメージングなど、新しいイメージング技術においてますます大きな役割を果たすようになってきている。 私たちのグループでは、ローレンツ力の効果を利用して、Schileren技術と同様に、火炎、電気化学反応、ソフトマテリアルを研究しています。 イオン電流に対する磁場の効果は、電気化学、流体力学、磁気学からの学際的な概念である。 その結果は時に驚くべきものであり、その解明は電気化学の基礎過程への思いがけない洞察や、新しい実用的な応用につながる。 現在、私たちは電気化学的な振動反応におけるローレンツ力の効果について研究しています。 私たちは、ローレンツ力が電気化学反応における物質輸送を促進することを明らかにしてきました。 この効果は磁気流体力学（MHD）効果と呼ばれ、電解質中の対流運動を誘起する磁力によって引き起こされるものである。
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図1：磁場中の荷電粒子の移動の模式図。 |
実際、磁力はローレンツ力によって電解質中の対流運動を誘発し、次のように与えられる：
F=q(E + v × B)
ここでEは電場、Bは磁場、vは荷電粒子の速度（q）である。 イオン(荷電粒子)が磁界に入ると、物体の速度と磁界の方向に直交する力を受ける。 この力によって求心加速度が生じ、その結果、以下の式に基づいて粒子は媒質中を円運動する。 電場がない場合：
これらの式から、磁場に垂直な速度vを持つ荷電粒子は円軌道を描いて移動することがわかります。 この円運動をする半径は、磁場の強さに反比例している。 つまり、磁場の強度が高いところでは半径の小さな回転運動が起こり、磁場の強度が高いところでは円運動半径が大きくなる。 実は、磁力線に平行な運動では磁力がゼロになるので、磁力線に平行な速度の成分は影響を受けません。 このため、円運動ではなく、らせん運動（＝スパイラル運動）が生じる（図2）。 したがって、ローレンツ力は、回転運動とらせん運動のために、電気化学セルにおける物質移動を改善する。
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図2：荷電粒子の円運動よりも螺旋運動の模式図 |