Time- and spatially- resolved measurements of magnetic texture using ultrafast coherent X-ray pulse

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K20603
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• Principal Investigator: Yokoyama Yuichi 公益財団法人高輝度光科学研究センター, データ駆動科学グループ, 研究員 (20824163)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 位相回復アルゴリズム / スパースモデリング / シングルショットイメージング

Outline of Final Research Achievements

This project aimed to construct a spatio-time-resolved measurement system and develop analytical methods for magnetic textures such as vortex structures of spin (magnetic skyrmions) and domain structures of spin (magnetic domains). Although we constructed the spatio-resolved measurement system, development of the time-resolved system was interrupted due to COVID-19. On the other hand, for the analytical methods, we developed phase retrieval algorithms based on sparse modeling by utilizing the sparseness of magnetic skyrmions and magnetic domains as prior information. To introduce the effectiveness of the developed methods, we published the paper and the explanatory article, in addition to the presentations at domestic and international conferences.

Free Research Field

放射光科学、機械学習

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発したスパースモデリングに基づく位相回復アルゴリズムは、従来型の手法では対処不可能なノイズと情報欠損を含む回折像から、実空間像の再構成を可能にする画期的な手法である。開発した手法によって、シングルショットのコヒーレントX線回折イメージングによる時空間分解計測データから、スピンのダイナミクスの情報抽出が可能になるため、スピントロニクスデバイスの実現に向けた磁性材料開発に役立つと期待される。