2014 Fiscal Year Annual Research Report
極低温走査トンネル顕微鏡を用いた物性物理学実験へのスパースモデリングの適用
Publicly Offered Research
| Project Area | Initiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling |
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| Project/Area Number |
26120508
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉田 靖雄 東京大学, 物性研究所, 助教 (10589790)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 走査トンネル顕微鏡 / 統計数理解析手法 / 物性物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、近年発展目覚ましい極低温走査トンネル顕微鏡（STM）を用いた物性物理学の研究の中にあって、一際脚光を浴びている測定手法である、表面ナノ磁性体に対するスピン偏極STMと高温超伝導体等に対する準粒子干渉実験に対して、スパースモデリングによる解析手法を適用する。一つ目の課題として、第一原理的な理論計算に頼らない、データ駆動型のスピン偏極STM画像解析手法を確立し、ナノ磁性体の相互作用パラメーターの抽出を行う。二つの目の課題は、準粒子干渉の基本である金属表面等の電子定在波（量子力学に基づいた電子の波としての性質から、表面の欠陥等により散乱・干渉することによって現れる）を極低温STMで観察し、画像ノイズによりそのフーリエ変換像に現れる非本質的な波の成分を落とし、干渉パターンの高分解能化を行う。さらに、この解析から干渉パターンを得るために必要なSTM画像のデータ量を逆算し、測定時間の大幅な改善を目指す。
初年度は、応募者がこれまで研究を続けて来たタングステン基板上のマンガン薄膜のスピン偏極STM実験を行い、得られたSTM画像に対して、ベイズ推定によるモデル選択を行うことを通して、新たに相互作用パラメーターの抽出を行いことであった。現在までに、スピン偏極STMの実験の確立に成功しており、ベイズ推定に適応するためのより質の高い画像データを得るための実験を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
スピン偏極STMの実験手法の確立に多くの時間を要したために、ベイズ推定を用いた画像解析まで至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、Markov Random Fieldモデルを用いて、パラメータ（温度、磁場）の異なるスピン偏極STM画像から、スピン構造の抽出を行い、その後の相互作用パラメータの抽出の土台としたい。一方、準粒子干渉の高精度化、高速化に関しては、様々なダウンサンプリングからフーリエ変換を行い、より少ないサンプリングデータから、データの多い画像と同じようなフーリエ変換像を得るための手法を検証及び評価する。まずは、人工的なデータから試し、次に実験的に得られた金属表面での定在波の高密度・高解像度データを用いて上述の手法を試す。
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Research Products
(23 results)
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[Journal Article] Scanning tunneling microscopy/spectroscopy of picene thin films formed on Ag(111)2014
Author(s)
Yasuo Yoshida, Hung-Hsiang Yang, Hsu-Sheng Huang, Shu-You Guan, Susumu Yanagisawa, Takuya Yokosuka, Minn-Tsong Lin, Wei-Bin Su, Chia-Seng Chang, Germar Hoffmann, and Yukio Hasegawa
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Journal Title
The Journal of Chemical Physics
Volume: 141
Pages: 114701, 1-8
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Unusual Magnetic Ordering Observed in Nanosized S = 1/2 Quantum Spin System (CH3)2NH2CuCl32014
Author(s)
Yuji Inagaki, Yasutaka Sakamoto, Hiroki Morodomi, Tatsuya Kawae, Yasuo Yoshida, Takayuki Asano, Kohei Hosoi, Hirokazu Kobayashi, Hiroshi Kitagawa, Yoshitami Ajiro, and Yuji Furukawa
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Journal Title
Journal of the Physical Society of Japan
Volume: 83
Pages: 54716, 1-6
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Visualization of superconductiveity and magnetism in a heavy Fermion superconductor CeCoIn52015
Author(s)
Yasuo Yoshida, Howon Kim, Yoshinori Haga, Naoyuki Tateiwa, Michi-to Suzuki, Robert Peters, Ryotaro Arita, Chi-Cheng Lee, Hsin Lin, Zachary Fisk, Yukio Hasegawa
Organizer
九州大学量子ナノスピン物性研究センター研究会
Place of Presentation
九州大学伊都キャンパス（福岡県福岡市）
Year and Date
2015-02-06 – 2015-02-06
Invited
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[Presentation] スピンを見る顕微鏡2014
Author(s)
吉田靖雄
Organizer
東邦大学物理学科コロキウム
Place of Presentation
東邦大学習志野キャンパス（千葉県船橋市）
Year and Date
2014-06-28 – 2014-06-28
Invited
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