2017 Fiscal Year Annual Research Report
Innvative control method for soft materials based on nanospin dynamics
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17H06227
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
木村 崇 九州大学, 理学研究院, 教授 (80360535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松井 淳 九州大学, 理学研究院, 講師 (10274424)
大西 紘平 九州大学, 理学研究院, 助教 (30722293)
鴇田 昌之 九州大学, 理学研究院, 教授 (80163963)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 反磁性 / スピン注入 / 接触角 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、高精度で形状制御されたナノ磁性体のスピンが創出する電磁場を用いて、革新的なソフトマテリアルの制御手法を開発することである。具体的には、磁性体表面上の水の濡れ性や対流などを通じて、ナノ磁性体中のスピンと流体が織りなす相互作用を定量的に明らかにし、同現象を各種液体やガス分子などの流体一般の制御技術へと高度化する。さらに、これらの系における量子力学的な相互作用をも引き出し、界面を介したスピン系と流体系の角運動量の受け渡し技術を開発する。流体とナノ磁性体との融合は、ソフトマテリアル系を活用したフレキシブル・スピントロニクスへの展開や特異な表面状態を反映した新量子物性現象など、これまで未開拓の新領域科学に切り込む格好の物質系である。加えて、スピン-動力の直接変換やマイクロ流体発電などの魅力的な工学的応用が期待できる。
初年度は、フリンジ磁場を効果的に与える磁区構造の探索、および微量な水滴を基板上に滴下する装置の最適化を最優先で実施した。その結果、微量の水滴は極めて乾燥しやすいため、現象の観測を高速で行う必要があることが判明し、それを踏まえて、微量な液滴を高精度で所望の位置に滴下でき、高い時間分解能で撮影が可能な本研究専用の実験装置を開発した。また、磁性体表面の水分子の界面状態を記述できる数値プログラミングの開発に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ナノ磁性体の磁区構造制御による接触角制御の予備実験は順調に進んでいたが、より明確な変化を求めて水滴量を減少させた場合、水滴が蒸発する現象に苦しんだ。しかしながら、新奇な装置を開発することで、その問題も解決された。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たに導入した実験装置により、今後、順調に実験が進展すると期待される。フリンジ磁界を大きくする材料や構造の開発も重要であるが、一般に磁化が大きい磁性体は比較的酸化しやすいことが知られているため、何らかの対策が必要な可能性がある。一方で、一連の実験から、表面化学反応に関する知見も得られる可能性も期待できる。
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