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ダイヤモンドスピンセンサーを用いた室温ナノスピン変換

Publicly Offered Research

Project Areanano spin conversion science
Project/Area Number 15H01024
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionJapan Advanced Institute of Science and Technology

Principal Investigator

AN TOSHU (安東秀)  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) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsスピンエレクトロニクス / ナノ材料 / 共焦点顕微鏡 / 格子欠陥 / 磁性 / NV中心 / 磁気共鳴 / ナノスピン計測
Outline of Annual Research Achievements

ダイヤモンド中の窒素-空孔体複合中心(NV中心)を用いて、スピン波を計測することに成功した。NV中心にはバルクのダイヤモンド中の表面近傍(数十ナノメートル)に配置した複数のNV中心を用いた。イットリウム鉄ガーネット(YIG)中に表面スピン波を励起し、3ミリメートル以上の距離を伝搬させた後、複数のNV中心によりスピン波の信号を計測した。NV中心のスピン状態の分散とスピン波の分散において周波数が一致する条件でNV中心の信号強度が増強することを確認した。これにより、スピン波をミリメートル以上の長距離にわたり伝搬させた後、NV中心へと変換する機構を確立することができた。
続いて、YIG上にプラチナ薄膜を蒸着しスピンホール効果によるスピントルクを印加してスピン波を変調し、この信号をNV中心により観測することを試みた(これにより、間接的にNV中心を用いてスピンホール効果を観測する。)。この際に、NV中心の信号はゼーマン分裂による静磁場計測ではなく、NV中心中のスピン状態の寿命を計測することによりスピン波の変調信号の計測を行った。スピンホール効果の生成する電流値に依存したNV中心スピンの寿命変化を観測した。しかしながら、温度変化による影響などその他の要因を取り除いて計測信号を考察する必要性があることを認識した。
本年度中に、より高感度なスピン計測を必要とするスピン変換機構の実現を目指して、スピンエコー法等の時間分解スピン計測法を整備した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2017 2016 2015

All Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Presentation] ダイヤモンドNV中心を用いた表面スピン波の観測2017

    • Author(s)
      菊池 大介、林 都隆、水落 憲和、波多野 睦子、安 東秀
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin Conversion from Spin Waves into NV Centers in Diamond2017

    • Author(s)
      Toshu An
    • Organizer
      JAIST Japan-India Symposium 2017
    • Place of Presentation
      北陸先端科学技術大学院大学(石川県、能美市)
    • Year and Date
      2017-03-06
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Vector Magnetic Field Imaging with Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond2017

    • Author(s)
      Dwi Prananto, Daisuke Kikuchi, Kunitaka Hayashi, Toshu An
    • Organizer
      JAIST Japan-India Symposium 2017
    • Place of Presentation
      北陸先端科学技術大学院大学(石川県、能美市)
    • Year and Date
      2017-03-06
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Transfer of Spin Signal by Spin Waves2017

    • Author(s)
      Toshu An
    • Organizer
      JAIST-Tianjin Univ. Symposium
    • Place of Presentation
      北陸先端科学技術大学院大学(石川県、能美市)
    • Year and Date
      2017-01-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 磁気共鳴によるスピン計測とイメージング2016

    • Author(s)
      安 東秀
    • Organizer
      東北大学多元研・ナノ・マイクロ計測化学セミナー
    • Place of Presentation
      東北大学多元物質科学研究所(宮城県、仙台市)
    • Year and Date
      2016-12-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetic Field Imaging of Magnetic Particle with Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond2016

    • Author(s)
      Dwi Prananto, Daisuke Kikuchi, Kunitaka Hayashi, Toshu An
    • Organizer
      The International School on Spintronics and Spin-Orbitronics
    • Place of Presentation
      九州大学箱崎キャンパス(福岡県、福岡市)
    • Year and Date
      2016-12-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンド中の NV 中心を用いた走査磁気センシングプローブの開発2016

    • Author(s)
      岩田景子
    • Organizer
      東京大学物性研究所短期研究会 「走査トンネル顕微鏡による物性研究の現状と展望」
    • Place of Presentation
      東京大学物性研究所(千葉県、柏市)
    • Year and Date
      2016-10-31
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Detection and Imaging of Stray Magnetic Field from Magnetic Particle with an Ensemble of Nitrogen Vacancy Center in Diamond2016

    • Author(s)
      Dwi Prananto
    • Organizer
      東京大学物性研究所短期研究会 「走査トンネル顕微鏡による物性研究の現状と展望」
    • Place of Presentation
      東京大学物性研究所(千葉県、柏市)
    • Year and Date
      2016-10-31
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin Conversion from Spin Waves into NV Centers in Diamond2016

    • Author(s)
      Toshu An
    • Organizer
      The international workshop on Nano-Spin Conversion Science and Quantum Spin Dynamics (NSCS-QSD 2016)
    • Place of Presentation
      東京大学武田先端知ビル(東京都、文京区)
    • Year and Date
      2016-10-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Stray Magnetic Field Detection and Imaging from Magnetic Particle with an Ensemble of Nitrogen Vacancy Center in Diamond2016

    • Author(s)
      Dwi Prananto, Daisuke Kikuchi, Norikazu Mizuchi, Toshu An
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟県、新潟市)
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンド中の窒素ー空孔複合体中心を用いたスピン計測2016

    • Author(s)
      安 東秀
    • Organizer
      マイクロビームアナリシス第141委員会 第164回研究会
    • Place of Presentation
      株式会社 堀場製作所 東京オフィス(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-05-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Observation of domain wall motion using NV-hosting nanodiamond2015

    • Author(s)
      T. An, A. Laraoui, and C. A. Meriles
    • Organizer
      NanoMRI2015
    • Place of Presentation
      University of Waterloo, Waterloo, Canada
    • Year and Date
      2015-07-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Application of NV-Center Spin Probe to Spintronics2015

    • Author(s)
      T. An, A. Laraoui, and C. A. Meriles
    • Organizer
      New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics
    • Place of Presentation
      Kashiwa-no-ha Conference center, University of Tokyo (千葉県柏市)
    • Year and Date
      2015-06-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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