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Nano spin imaging using scanning diamond spin probe

Research Project

Project/Area Number 18H01868
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
Research InstitutionJapan Advanced Institute of Science and Technology

Principal Investigator

Toshu An  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (70500031)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2018: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
KeywordsNV中心 / ダイヤモンド / 磁気共鳴 / 磁気イメージング / プローブ顕微鏡 / 走査プローブ顕微鏡 / 磁気計測 / スピン計測 / 原子間力顕微鏡 / ダイヤモンドNV中心 / 水晶振動子型AFM / 磁気共鳴イメージング / 近接場光学顕微鏡
Outline of Final Research Achievements

We developed scanning diamond NV center probes. One is diamond particle, originally containing NV centers, and was fabricated by focused ion beam (FIB) into a few micron of tip radius. The other is bulk diamond implanted by nitrogen ion to form NV centers, and cut by laser beam and fabricated into probe shape by FIB. By using these NV probes, topographic image by atomic force microscope, and magnetic signal image by optically detected magnetic resonance were obtained simultaneously from magnetic-patterned structure with 3 micrometer periodicity in a magnetic tape.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ダイヤモンド中のNV中心を用いた走査プローブは磁気やスピンイメージングの新しい手法として、空間分解能をナノスケールにまで高められる可能性がある。本研究で開発した走査NV中心プローブの作成法は、通常、用いられるフォトリソグラフィーや電子線リソグラフィー技術を用いない比較的単純な方法であり、新しい走査NV中心プローブの作成法として価値がある。また、今後の高性能化により、新奇な磁気、スピンイメージングプローブとして社会に貢献できるツールとしての可能性を示すことができた。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Second-Harmonic Generation in Bulk Diamond Based on Inversion Symmetry Breaking by Color Centers2021

    • Author(s)
      Aizitiaili Abulikemu, Yuta Kainuma, Toshu An, and Muneaki Hase
    • Journal Title

      ACS Photonics

      Volume: 8 Issue: 4 Pages: 988-993

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.0c01806

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Imaging of stray magnetic field vectors from magnetic particle with an ensemble of nitrogen-vacancy centers in diamond2019

    • Author(s)
      D. Prananto, D. Kikuchi, K. Hayashi, and T. An
    • Journal Title

      Japanese Joural of Appliled Physisics

      Volume: 58 Issue: SI Pages: 1-6

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab2039

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] FIB 加工を用いた走査ダイヤモンド NV 中心プローブ による磁気イメージング2021

    • Author(s)
      貝沼雄太,林 都隆、舘岡 千椰佳、安 東秀
    • Organizer
      NANOSPEC2021
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] FPGA 制御による走査ダイヤモンド NV 中心-AFM 磁気イメージング顕微鏡の開発2021

    • Author(s)
      林都隆、中下賢一、王 睿、安 東秀
    • Organizer
      NANOSPEC2021
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Probing thermal magnon current mediated by coherent magnon via nitrogen-vacancy centers in diamond2021

    • Author(s)
      Dwi Prananto, Yuta Kainuma, Kunitaka Hayashi, Norikazu Mizuochi, Ken-ichi Uchida, Toshu An
    • Organizer
      Ameican Physical Society APS March Meeting 2021
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] レーザー・FIB加工により作成した走査NV中心プローブによる磁気イメージング2021

    • Author(s)
      貝沼 雄太、林 都隆、舘岡 千椰佳、安 東秀
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンドNV中心によるスピン波計測2021

    • Author(s)
      安 東秀
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Fabrication of a NV center diamond probe by using focused ion beam for scanning magnetic field imaging2020

    • Author(s)
      Pawan Kumar, Yuta Kainuma, Kunitaka Hayashi, Mayumi Ito, and Toshu An
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of FIB-fabricated scanning NV center probe for nanoscale magnetic imaging2020

    • Author(s)
      Y. Kainuma, K. Hayashi, and T. An
    • Organizer
      28th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM28)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 走査ダイヤモンドNV中心プローブを用いた漏洩磁気イメージング2019

    • Author(s)
      王 睿、貝沼 雄太、林 都隆、伊藤 真弓、安 東秀
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンドNV中心を用いた磁壁検出2019

    • Author(s)
      貝沼 雄太、王 睿、林 都隆、伊藤 真弓、安 東秀
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] FPGA制御によるダイヤモンドNV中心とAFMを複合した磁気イメージング顕微鏡の開発2019

    • Author(s)
      林 都隆、王 睿、安 東秀
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンドNV中心を用いた磁化ダイナミクスセンシング2019

    • Author(s)
      安 東秀
    • Organizer
      ナノプローブテクノロジー第167委員会、テラヘルツ波科学技術と産業開拓第182委員会 合同研究会「ナノ領域の新しいセンシングとダイナミクス計測」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンドNV中心を用いた走査スピンイメージングプローブの開発2018

    • Author(s)
      安 東秀
    • Organizer
      応用物理学会、薄膜・表面物理分科会、2018年度第1回研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 走査ダイヤモンドNV中心プローブを用いた局所磁気イメージング2018

    • Author(s)
      安 東秀
    • Organizer
      JASIS 2018、最先端科学・分析システム&ソリューション展、日本顕微鏡学会、走査プローブ顕微鏡分科会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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