| 研究領域 | 超軌道分裂による新奇巨大界面応答 |
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| 研究課題/領域番号 |
23H03801
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20401143)
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| 研究分担者 |
永沼 博 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任教授 (60434023)
佐藤 幸生 熊本大学, 半導体・デジタル研究教育機構, 教授 (80581991)
福島 鉄也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究チーム長 (00506892)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2025年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 超軌道分裂 / 酸化物ヘテロ界面 / マルチフェロイクス / 機能性デバイス / 多階層連結シミュレーション / 電子顕微鏡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、酸化物ヘテロ界面において、理論的には予測されてこなかった電場による様々な巨大磁化応答現象が観測されている。これらは、既存の学問では十分には理解されてこなかった界面での特異的な軌道分裂「超軌道分裂」に起因していると考えられる。本領域研究では、様々な界面を用いて、外場による物性応答を詳細に調べることにより、高効率デバイスの実現に結びつく新たな機能性を生み出す界面学理の構築を目指す。本現象を原子スケールで観測し、理論的に理解し、その結果を実験にフィードバックする循環型研究体制により、新たな現象や材料系を開拓していく。外場による巨大応答を得る上で基礎となる新規の学問分野の創成を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本領域研究は、様々な異種材料界面を用いて、微小外場による新奇の巨大応答を実現することを目的としている。また、その目的における基礎概念となることが期待される「超軌道分裂科学」に基づく固体界面物理分野の創成を目的としている。研究班は、A01新機能創出班、A02微細構造計測班、A03機能設計理論班から成り立っている。X00総括班は、班間の共同研究を促進し、研究会等の開催、研究成果の外部発信などを行う。領域メンバーにより従来から続いている年2回の研究会に加え年2回の領域会議を行う。各班の連携具合を常時把握し共同研究がスムーズに行われていることを常時確認する。班間や国内外研究グループとの有機的な結びつきを強固なものとし、最終目標の達成を目指す。
2023度は、領域の立ち上げ、領域アドバイザーの選定、メーリングリストの整備、ウェブサイトの作成、ニュースレターの作成、キックオフシンポジウム（2023年9月）、公開成果報告会（2024年1月）、２回の領域会議(2023年6月、2024年3月)の開催を計画していた。すべて予定通りに実施することができた。キックオフシンポジウムと公開成果報告会では、本領域内にとどまらず様々な分野の研究者にもご参加頂けるように努め、分野の輪を広げる取り組みを進めた。実際に、キックオフシンポジウムおよび公開成果報告会は、応用物理学会「強的秩序とその操作に関わる研究会」と共催で開催した。キックオフシンポジウムには、学術変革領域研究Bに同時に採択された「細胞から環境水へと繋ぐスケール横断分析：マイクロ流体デバイスで挑む物質動態の調査」領域の一部メンバーにもご参加頂き、講演を行って頂いた。領域アドバイザーの先生方にもご出席頂いた。他の２回の領域会議では、領域研究メンバーのみで一歩踏み込んだ議論を行い、それぞれの研究をより深化させ、共同研究を促進することを目指した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
計画通りに順調に領域会議、公開キックオフシンポジウム、成果報告会を開催することができた。領域アドバイザーの先生方にもご出席頂き、アドバイスを頂く時間を設け、領域運営に反映させる体制を構築することができた。総括班の働き掛けによる共同研究も順調に進んでおり、A01班大矢グループとA02班佐藤グループおよびA03班福島グループ、またA01班永沼グループとA02班佐藤グループおよびA03班福島グループの共同研究が着実に進んでおり、領域会議で共同研究内容に関する議論が進んでいる。2024年度にこれらの共同研究よる成果が得られると期待される。予想外の成果も次々と生まれている。A01班では、酸化物の超高品質界面を用いた高効率スピン注入と過去最高値である140%ものスピンバルブ比をもつスピントランジスタを実現することに成功し、Adv.Mater.誌に掲載するとともにプレスリリースを行った。A01班とA03班の共同研究により、L10-FePd規則合金エピタキシャル/グラフェン界面に埋もれた新しい構造・物性を表面敏感な高輝度軟X線を用いることにより明らかにすることに成功した。また、A01班とA03班が共同で、過去30年間謎であった強磁性半導体の抵抗率の温度依存性の特異な振る舞いを、第一原理計算を利用して解明することに成功し、APL Materials誌に論文が出版され、プレスリリースを行った。さらに、A01班とA03班が共同で、Fe/MgO電極を有するGeナノチャネルデバイスにおいて、25000%にもおよぶ大きな磁場で制御可能な抵抗スイッチ効果を実現することに成功し、第一原理計算を用いて理論モデルを構築した。本成果はAdv. Mater.に掲載され、プレスリリースを行った。受賞も多く、特にA02班の佐藤幸生教授がRichard M. Fulrath Awardを受賞している。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、X00総括班は、班間の共同研究を促進し、研究会等の開催、研究成果の外部発信などを行う。各班の連携具合を常時把握し共同研究がスムーズに行われていることを常時確認する。班間や国内外研究グループとの有機的な結びつきを強固なものとし、最終目標の達成を目指す。2024年度も、2回の領域会議（2024年6月、2025年3月）と、拡大領域会議（9月）、成果報告会（1月）の年4回の研究会（領域会議）を開催する予定である。拡大領域会議および成果報告会は公開としており、応用物理学会「強的秩序とその操作に関わる研究会」との共催で開催する予定である。多くの参加者と交流する中で、研究を加速させていくことを目指す。領域アドバイザーの先生方にもご参加頂く予定である。一方、領域会議は領域内で行い、一歩踏み込んだ議論を行うことにより、それぞれの研究をより深化させ、領域内の共同研究を促進していく。
現在進行中のA01班大矢グループとA02班佐藤グループおよびA03班福島グループの共同研究、またA01班永沼グループとA02班佐藤グループおよびA03班福島グループの共同研究を引き続き進めていく。また、領域の新たな方向性の開拓に向けて、異分野の研究者との交流も進めていきたい。そのために、公開領域会議と成果報告会に様々な研究者を招聘して、講演して頂くことで交流を深め、新しい学術研究を開拓できればと考えている。
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