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繰り返しパルス磁場を用いた超高精度テラヘルツESRシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 13554011
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
研究機関岡山大学

研究代表者

野尻 浩之  岡山大学, 理学部, 教授 (80189399)

研究分担者 松田 康弘  岡山大学, 理学部, 助教授 (10292757)
味野 道信  岡山大学, 理学部, 助教授 (30222326)
山嵜 比登志  岡山大学, 理学部, 教授 (40013495)
小山 佳一  東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70302205)
左近 拓男 (左近 卓男)  秋田大学, 工学資源学部, 助教授 (80271964)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
14,100千円 (直接経費: 14,100千円)
2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2002年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
2001年度: 8,200千円 (直接経費: 8,200千円)
キーワード超強磁場 / 極限環境 / ESR / テラヘルツ波 / パルス磁場 / 繰り返しパルス磁場 / 強磁場 / テラヘルツ / ナノ磁性体 / サブミリ波
研究概要

本研究では、30テスラの超強磁場を2秒の繰り返しで発生できる繰り返しパルス磁場装置をテラヘルツESR装置と組み合わせて、信号の積算を行う事により飛躍的なS/N比(信号/ノイズ比率)の改善を達成した。これまで市販のESR装置が100GHz程度までに留まっていたのに対して、本装置では3THzを越える周波数範囲で超高精度の測定を可能にした。従来の単発型パルス磁場ESR装置に比べて単位測定時間あたりのS/N比の改善は50倍以上となり、極微少な信号の検出が可能になった。また定常磁場を用いた高感度装置に対しても遜色のない精度を達成した上に、単位時間に測定できるスペクトル数で定義する測定効率は格段に向上した。磁場分解能に関しては、時間スペクトル積算法において20テスラ領域で約10ガウス、ソフトウエアを用いたピークピッキング積算法により約1ガウスの分解能を達成することに成功した。この装置の応用実験として、梯子物質における極微弱な禁制遷移を2THz以上の高周波で測定することに成功した。また、ナノ分子クラスターの微少単結晶を用いて複雑なESR吸収モードを測定し、そのスピンハミルトニアンのパラメーターを精密に測定することに成功した。今回の開発研究の結果、テラヘルツ領域でのESRを物理だけでなく、生物、化学、医学、材料科学などの研究においても用いる道が開かれた。今後の発展として、繰り返しパルス磁場を用いた分光、ラマン散乱、磁化測定、放射光X線散乱などへの応用も期待される。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (23件)

  • [文献書誌] H.Nojiri: "High Frequency ESR on quantum spin systems by using single shot and repeating pulsed fields"EPR in 21<st> century : basics and applications to material, life and. 751-754 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Nojiri, H.Tanaka, B.Kuriniawan, M.Motokawa: "The role of ESR in research of low dimensional antiferromagnet"Physica B. 329-333. 701-702 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Asano, H.Nojiri, Y.Inagaki, T.Sakon, J-P Boucher, Y.Ajiro, M.Motokawa: "ESR study of sine-Gordon excitations in S=1/2 antiferromagnet chain : copper benzoate"Physica B. 329-333. 213-214 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sakon, K.Koyama, M.Motokawa, H.Nojiri, T.Asano, Y.Ajiro: "Electron spin resonance measurement at ultralow temperatures"Physica B. 329-333. 1629-1631 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Nojiri, M.Motokawa, K.Okuda, H.Kageyama, Y.Ueda, H.Tanaka: "THz-ESR system by suing single shot and repeating pulsed magnetic fields"J.Phys.Soc.Jpn.. 72.Suppl.B. 109-116 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Motokawa, H.Ohta, H.Nojiri: "The role of ESR in research of low dimensional antiferromagnet"J.Phys.Soc.Jpn.. 72.Suppl.B. 1-11 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sakon, H.Nojiri, T.Asano, Y.Ajiro, M.Motokawa: "ESR measurement at ultra-low temperature using a dilution refrigerator"J.Phys.Soc.Jpn.. 72.Suppl.B. 140-144 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Nojiri, T.Taniguchi, Y.Ajiro, A.M.Muller, B.Barbara: "Quantum dynamics of molecular magnets in ultra-fast sweeping magnetic Fields"Physica B. 346-347. 216-220 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Hachisuka, K.Awaga, T.Yokoyama, T.Kubo, T.Goto, H.Nojiri: "Structure and magnetic properties of single-molecule magnet Mn_<11>Cr : Magneization manipulation and internal field in the mixed crystals of Mn_<11>Cr and"Physical Review B. (in print). (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Nojiri: "High Frequency ESR on quantum spin systems by using single shot and repeating pulsed fields"EPR in the 21_<ST> century : basics and applications to material, life and earth sciences. 751-754. 751-754 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Nojiri, H.Tanaka, B.Kumiawan, M.Motokawa: "Coexistence of gables and gapped excitations in NH_4CuCl_3"Physica B. 329-333. 701-702 (2003)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Asano, H.Nojiri, Y.Inagaki, T.Sakon, J-P.: "ESR study of sine-Gordon excitations in S=1/2 antiferromagnet chain : copper benzoate"Physica B. 329-333. 1213-1214 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sakon, K.Koyama, _M.Motokawa, H.Nojiri, T.Asano, Y.Aijro: "Electron spin resonance measurements at ultralow temperatures"Physica B. 329-333. 1213-1214 (2003)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Nojiri, M.Motokawa, K.Okuda, H.Kageyama, Y.Ueda, H.Tanaka: "THz-ESR System by using Single Shot and Repeating Pulsed Magnetic Fields"J.Phys.Soc.Jpn.Suppl.. B 72. 109-116 (2003)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Motokawa, H.Ohta, H.Noiiri, S.Kimura: "The role of ESR in research of low-dimensional antiferromagnets"J.Phys.Soc.Jpn.Suppl.. B 72. 1-11 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sakon, H.Nojiri, T.Asano, Y.Ajiro, M.Motokawa: "ESR measurement at ultra-low temperature using a dilution refrigerator"J.Phys.Soc.Jpn.Suppl.. B 72. 140-144 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Nojiri, T.Taniguchi, Y.Ajiro, A.M.Muller, B.Barbara: "Quantum dynamics of molecular magnets in ultra-fast sweeping magnetic Fields"Physics B. 346-347. 216-220 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Hachisuka, K.Awaga, T.Yokoyama, T.Kubo, T.Goto, H.Nojiri: "Structure and magnetic properties of single-molecule magnet Mn_<11>Cr : Magnetization manipulation and internal field in the mixed crystals of Mn_<11>Cr and Mn_<12>"Physical Review B. (in print). (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Hachisuka, K.Awaga, T.Yokoyama, T.Kubo, T.Goto, H.Nojiri: "Structure and magnetic properties of single-molecule magnet Mn_<11>Cr : Magnetization manipulation and internal field in the mixed crystals of Mn_<11>Cr and Mn_<12>"Physical Review B. (in print). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Nojiri, T.Taniguchi, Y.Ajiro, A.M.Muller, B.Barbara: "Quantum dynamics of molecular magnets in ultra-fast sweeping magnetic Fields"Physica B. (in print). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Nojiri, M.Motokawa, K.Okuda, H.Kageyama, Y.Ueda, H.Tanaka: "THz-ESR system by suing single shot and repeating pulsed magnetic fields"J. Phys. Soc. Jpn.. 72.Suppl.B(in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Motokawa, H.Ohta, H.Nojiri: "The role of ESR in research of low dimensional antiferromagnet"J. Phys. Soc. Jpn.. 72.Suppl.B(in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Nojiri: "High frequency ESR on quantum spin systems by using single shot and repeating pulsed fields"Physica B (to be published). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2020-05-15  

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