2020 Fiscal Year Annual Research Report
磁気共鳴フォース分光：ナノ磁性粒人工配置の構築と粒間磁気ポテンシャルの非侵襲計測
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18H01805
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
木下 幸則 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (10635501)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 磁気力顕微鏡 / マイクロ波 / 水晶振動子 / 磁気共鳴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、マイクロ波による探針磁化励磁を用いたマイクロ波磁気力顕微鏡を開発し、磁性ナノ粒子の人工的配置状態の構築と、ナノ粒子間の磁気相互作用力の定量値を非侵襲に計測・マッピングする手法を開発することを目的とする。21年度は、磁性粒子の操作確率を向上させるために音叉型水晶振動子を用いた力センサーの励振機構と変位検出回路の開発を中心に行った。
20年度までは、力センサーとしてシリコン製のカンチレバーを用いてシリコン基板表面に置いたナノ磁性粒に対して力学的な移動操作を試行していたが、粒子の移動率が当初の予想よりもかなり小さく、予定していた人工配置の構築及び磁気力場の計測が難航し、進捗が遅れていた。室温大気中のウェットプロセスで基板に置いたナノ磁性粒は分散の制御性は良いが、溶媒を十分に揮発させてもなお、基板との吸着力が強く、探針先端の損傷頻度が高く、粒子の水平移動とイメージングの再現性が非常に低い。そこでまず、強引に磁性粒を動しても探針の振動（変位）制御を維持できる力センサーのバネ定数の見積りを行い、数100～数kN/m程度の水晶製の片持ち梁であれば問題無いとの試算を得た。この結果から、力センサーとしてシリコンカンチレバーよりバネ定数が一桁以上高い音叉型水晶振動子を採用することにした。励振方式には対向ピエゾ励振方式を利用し高感度化に有効な高いQ値を得た。梁の変位検出には、従来の電荷検出法では信号ノイズ比の点で表面構造信号に重畳される粒子の移動を示す信号の抽出が困難であるため、低ノイズ化した光てこ法を採用した。光てこ法は、梁表面に電流を流さないため、梁表面にマイクロ波信号を伝搬させて磁気力を検出する本研究の方式とは信号の干渉がなく、相性が良いことが確認できた。探針は垂直振動モードだけではなく、ねじり振動モードでも励振させ、水平・垂直方向の2方向で力場を計測できるようにした。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(1 results)
