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Bridge of spin between the gas and the solid

Publicly Offered Research

Project Areanano spin conversion science
Project/Area Number 17H05178
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 InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

畠山 温  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70345073)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywords量子エレクトロニクス / スピントロニクス / 原子・分子物理 / スピンエレクトロニクス
Outline of Annual Research Achievements

気体と固体の間でのスピン移行過程を実証することを目的として2種類の実験を行った。1つめの実験は,気体の原子スピンから固体の力学的角運動量への移行を検出する実験である。外部からの雑音,主には振動雑音が大きかったため,ねじり振り子に振動アイソレータを組み込んだり,ワイヤーを変え測定振動周波数を高くしたりすることで,信号対雑音比を向上させた。そのほか,光学系など実験装置全般にわたり改善も行った。これらの結果,原子気体を封入した容器に原子スピンを偏極するための光が入射したときに,明確な容器の回転が起こることを検出した。この結果はarXivで公表済みで,現在,ジャーナル論文として審査中である。今後,さらに定量的な計測を行い,固体表面での気体から固体へのスピン移行過程を力学的視点から明らかにしていく。
2つめの実験は,固体の電子スピン流と気体の原子スピン間でのスピン移行である。昨年度開発した準安定ヘリウム原子実験装置を用い,白金表面にスピンホール効果で生じるスピン蓄積から,気体ヘリウム原子へスピンを移行し,それを光検出することを試みた。信号は小さいと予想されたため,光検出システムの最適化や白金電流が作る磁場の影響低減化などの装置の改良を続けた。現状ではスピン移行の検出には至っておらず,準安定ヘリウム原子のスピン偏極度が10^-4未満であるという見積もりである。スピン偏極検出の感度をあげる改善をする一方,固体表面状態の最適化(表面の清浄化など)を行うことにより,スピン移行の検出の可能性はあると考えている。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] TRIUMF/University of Winnipeg(カナダ)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] 山西大学(中国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 偏極気体アルカリ原子から固体容器へのスピン移行III2019

    • Author(s)
      安田瑠奈、畠山温
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Macroscopic solid rotation driven by an optically pumped atomic gas2019

    • Author(s)
      A. Hatakeyama
    • Organizer
      新学術領域「ナノスピン変換科学」平成30年度年次報告会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin transfer from spin polarized platinum surface to discharged helium2019

    • Author(s)
      H. Maruyama, R. Iguchi, Y. Oikawa, E. Smith and A. Hatakeyama
    • Organizer
      新学術領域「ナノスピン変換科学」平成30年度年次報告会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a sensitive torsion balance to study mechanical rotation driven by an optically polarized gas2019

    • Author(s)
      R. Yasuda and A. Hatakeyama
    • Organizer
      新学術領域「ナノスピン変換科学」平成30年度年次報告会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin Transfer between Discharged Helium and Platinum Film2018

    • Author(s)
      H. Maruyama, R. Iguchi, Y. Oikawa, E. Saitoh and A. Hatakeyama
    • Organizer
      One-Day Symposium on Spintronic Properties of Graphene and Related 2D
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 偏極気体アルカリ原子から固体容器へのスピン移行II2017

    • Author(s)
      後藤優, 近清なつみ, 永田裕吾, 畠山温
    • Organizer
      日本物理学会2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 気体と固体,スピンでつなぐ ~スピン流生成から機械的回転まで2017

    • Author(s)
      畠山温
    • Organizer
      第1回スピントロニクス研究会「ナノスピン変換科学のこれから」
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin transfer from polarized gaseous alkali atoms to a solid container2017

    • Author(s)
      Y. Goto, N. Chikakiyo, Y. Nagata, and A. Hatakeyama
    • Organizer
      「ナノスピン変換科学」平成29年度研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin Transfer between a Discharged Helium Gas and a Solid2017

    • Author(s)
      H. Maruyama, K. Shaku, R. Iguchi, Y. Oikawa, E. Saitoh, and A. Hatakeyama
    • Organizer
      「ナノスピン変換科学」平成29年度研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin Transfer between Gases and Solids2017

    • Author(s)
      A. Hatakeyama, Y. Goto, H. Maruyama, K. Shaku, R. Iguchi, Y. Oikawa, E. Saitoh
    • Organizer
      「ナノスピン変換科学」平成29年度年次報告会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Rotation of an Alkali-Metal Vapor Cell Induced by Spin Relaxation at the Surface2017

    • Author(s)
      Y. Goto and A. Hatakeyama
    • Organizer
      「ナノスピン変換科学」平成29年度年次報告会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin Transfer from a Platinum Film to Discharged Helium2017

    • Author(s)
      H. Maruyama, K. Shaku, R. Iguchi, Y. Oikawa, E. Saitoh, and A. Hatakeyama
    • Organizer
      「ナノスピン変換科学」平成29年度年次報告会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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