2021 Fiscal Year Annual Research Report
Innovative spin detection with creative assembling with nanosensor and microsystem
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19H02568
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
戸田 雅也 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40509890)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 磁気共鳴 / 3次元画像化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気共鳴を用いた走査型磁気力顕微鏡(MRFM)は，対象物に対し非接触非破壊で試料の内部を含むスピン密度の三次元マップの情報を得ることができる。これより画像解像度をナノスケールのよりミクロな三次元像を提供する顕微鏡として，また汎用的な磁気共鳴顕微鏡の延長上として対象物の局所的な部分に焦点を当てたミクロな磁性測定装置として実用化できる。磁気共鳴分布をイメージング可能な磁気共鳴力顕微鏡を発した。磁気共鳴を力で検出する超高感度力センサを開発し、振動型カセンサとしては，変位計測用のミラー部を有するSi製のナノワイヤーを開発し，先端に直径が数ミクロン微小磁石(NeFeB）を取り付け，フェムトニュートン未満の微小力を検出できるようにした。小型コイルや小型磁力センサ、スキャニングステージなど、MRFM計測システムの主要精密機械構成要素の大部分を独自開発し、それらを精度良く組み立て、観察技術を実用化レベルにすることに成功した。これまで、課題となっていた長い観測時間を解決するために、きわめて高感度なSiナノワイヤー型磁力センサを使用することと、画像処理に必要な応答関数を正確に定義することで、観測データ数が少なくても広範囲の電子スピン密度分布を高精度に画像化することを可能にした。さらに、応答関数にノイズパラメータを使用した波数空間での単純な畳み込みを使用するフーリエ変換を用いることによって、3D画像化処理にかかる時間の短縮に成功した。サンプル内部を非破壊で解明する観察技術は、今後生命科学分野において応用が期待される技術である。これにより，生きたままの細胞をイメージングするために，真空環境でも乾燥せず観察可能な薄膜窓を有するマイクロ流路が磁気共鳴力計測のために応用出来ることを示した。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
