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ダイヤモンド量子制御による高感度核磁気共鳴イメージング

研究課題

研究課題/領域番号 15H03996
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

早瀬 潤子 (伊師潤子)  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (50342746)

研究分担者 渡邊 幸志  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (50392684)
研究協力者 松崎 雄一郎  日本電信電話株式会社, NTT物性科学基礎研究所・量子電子物性研究部, 研究主任 (10618911)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2015年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
キーワード量子計測 / スピントロニクス / 結晶工学 / ダイヤモンド / 量子制御 / ダイヤモンドNV中心 / 磁気共鳴 / 磁場イメージング / ダイヤモンド成長 / ダイヤモンド微細加工
研究成果の概要

微細加工テンプレート基板と窒素ドープ同位体制御化学気相成長を組み合わせるNVペア生成技術を開発し、NVペアの配向・位置を同時に制御することに成功した。広視野光検出磁気共鳴顕微鏡を開発し、生成した高配向率NVペア集合体を用いて、微小な交流磁場(窒素核スピン由来のものを含む)のセンシングに成功した。多周波数マイクロ波を用いた新規量子プロトコルを開発し、交流磁場感度を向上させることに成功した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (43件) (うち国際学会 15件、 招待講演 8件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Harvard/MIT(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Vector-magnetic-field sensing via multifrequency control of nitrogen-vacancy centers in diamond2017

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Kitazawa, Yuichiro Matsuzaki, Soya Saijo, Kosuke Kakuyanagi, Shiro Saito, and Junko Ishi-Hayase
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 96 号: 4 ページ: 42115-42115

    • DOI

      10.1103/physreva.96.042115

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Nitrogen-Vacancy Centers in Homoepitaxial Diamond Thin Films Grown via Microwave Plasma-Assisted Chemical Vapor Deposition2016

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, H. Umezawa, T. Ishikawa, K. Kaneko, S. Shikata, J. Ishi-Hayase, and K. M. Itoh
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Nanotechnology

      巻: 15 号: 4 ページ: 614-618

    • DOI

      10.1109/tnano.2016.2528678

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Broadband, large-area microwave antenna for optically detected magnetic resonance of nitrogen-vacancy centers in diamond2016

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, Y. Monnai, S. Saijo, R. Fujita, H. Watanabe, J. Ishi-Hayase, K.M. Itoh and E. Abe
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 87 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.4952418

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Formation of Nitrogen-Vacancy Centers in Homoepitaxial Diamond Thin Films Grown via Microwave Plasma-Assisted Chemical Vapor Deposition2016

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, H. Umezawa, T. Ishikawa, K. Kaneko, S. Shikata, J. Ishi-Hayase, and K.M. Itoh
    • 雑誌名

      The IEEE Transactions on Nanotechnology

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ダイヤモンド中窒素空孔中心を用いた量子センシング2018

    • 著者名/発表者名
      早瀬 潤子
    • 学会等名
      第38回「先端光量子科学アライアンスセミナー 慶應義塾大学が挑む光制御による新しい光科学」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド中窒素空孔中心を用いた多周波数制御磁場センシング2018

    • 著者名/発表者名
      矢幡 健、松崎 雄一郎、齋藤 志郎、渡邊 幸志、早瀬 潤子
    • 学会等名
      第38回「先端光量子科学アライアンスセミナー 慶應義塾大学が挑む光制御による新しい光科学」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンドNV中心を用いたAC磁場センシング2018

    • 著者名/発表者名
      早瀬 潤子
    • 学会等名
      第147回微小光学研究会「光と××の相互作用」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンド中NV中心 集合体を用いたスピン検出の感度計算2018

    • 著者名/発表者名
      北村 卓也、上杉 周平、松崎 雄一郎、齊藤 志郎、早瀬 潤子
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド中NV中心を用いた多周波ベクトル磁場センシング2018

    • 著者名/発表者名
      矢幡 健、松崎 雄一郎, 齊藤 志郎、渡邊 幸志、早瀬 潤子
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド中電子スピンの連続波光検出磁気共鳴を用いた交流磁場センサ2018

    • 著者名/発表者名
      西條 蒼野、早瀬 潤子
    • 学会等名
      「スピントロニクス学術研究基盤と連携ネットワーク」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド中窒素空孔中心を用いた量子センシング2018

    • 著者名/発表者名
      早瀬 潤子
    • 学会等名
      第10回 文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Characterization and use of an ensemble of NV centers in diamond2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsuzaki、S. Saijo、H. Morishita、T. Shimooka、T. Tashima、K. Kakuyanagi、K. Semba、W. J. Munro、H. Yamaguchi、S. Saito、K. Hayashi、I. Hanano、H. Watanabe、N. Mizuochi and J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      日本学術振興会「先端ナノデバイス・材料テクノロジー」151委員会 平成29年度第5回研究
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微細加工基板上に生成したダイヤモンド中NV中心の特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      藤田 留士郎,花野 郁也,渡邊 幸志,赤羽 浩一,早瀬 潤子
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多周波数制御によるダイヤモンド中窒素空孔中心高感度ベクトル磁場センサ2017

    • 著者名/発表者名
      北澤 清香,松崎 雄一郎,矢幡 健,西條 蒼野,角柳 孝輔,齋藤 志郎,早瀬 潤子
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] AC magnetic field sensing using continuous-wave optically detected magnetic resonance of NV centers in diamond2017

    • 著者名/発表者名
      S. Saijo、Y. Matsuzaki、S. Saito、H. Watanabe、N. Mizuochi and J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      International Symposium on Hybrid Quantum Systems 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイヤモンド中窒素空孔中心を用いた電流センシングの感度計算2017

    • 著者名/発表者名
      織部 優也、西條 蒼野、渡邊 幸志、松崎 雄一郎、早瀬 潤子
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド中窒素空孔中心の連続波光検出磁気共鳴を用いた交流磁場センシング2017

    • 著者名/発表者名
      西條 蒼野、松崎 雄一郎、齊藤 志郎、渡邊 幸志、水落 憲和、早瀬 潤子
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Large-area two-dimensional array of preferentially-oriented nitrogen-vacancy centers in diamond2017

    • 著者名/発表者名
      I. Hanano、R. Fujita、H. Watanabe、K. Akahane and J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      28th International Conference on Diamond and Carbon Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-frequency vector magnetic field sensing using nitrogen-vacancy centres in diamond2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yahata、S. Kitazawa、S. Saijo、Y. Matsuzaki、S. Saito、J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      28th International Conference on Diamond and Carbon Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Orientation and Position-controlled Nitrogen-Vacancy Centers in CVD Diamond on Micropatterned Substrate2017

    • 著者名/発表者名
      I. Hanano、R. Fujita、H. Watanabe、K. Akahane and J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      29th International Conference on Defects in Semiconductors
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-frequency Vector magnetic field sensing using nitrogen-vacancy centers in diamond2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yahata、S. Kitazawa、S. Saijo、Y. Matsuzaki、S. Saito and J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      Gordon Reserch Conferences Quantum Sensing 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Current sensing with an ensemble of nitrogen vacancy centers in diamond2017

    • 著者名/発表者名
      S.Saijo、H.Uchiyama、H. Watanabe、Y. Matsuzaki、Y. Ohno、J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      Gordon Reserch Conferences Quantum Sensing 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイヤモンド中窒素空孔中心を用いた量子センシング2017

    • 著者名/発表者名
      織部 優也,渡邊 幸志,松崎 雄一郎,早瀬 潤子
    • 学会等名
      第9回文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
    • 発表場所
      弘済会館(東京都・千代田区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 集合体NV中心を用いた微小電流センシング2016

    • 著者名/発表者名
      西條 蒼野,渡邊 幸志,松崎 雄一郎,早瀬 潤子
    • 学会等名
      応用物理学会・量子エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      上智大学軽井沢セミナーハウス(長野県・北佐久郡軽井沢町)
    • 年月日
      2016-12-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 微細加工基板上にに生成されたダイヤモンド中NV中心-微細加工法による特性の違い-2016

    • 著者名/発表者名
      花野 郁也,藤田 留士郎,渡邊 幸志,赤羽 浩一,早瀬 潤子
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド中NV中心のコヒーレンス-窒素核スピンの影響と同位体効果-2016

    • 著者名/発表者名
      藤田 留士郎,花野 郁也,上杉 周平,渡邊 幸志,松崎 雄一郎,赤羽 浩一,早瀬 潤子
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド中NV中心集合体のパルス光検出磁気共鳴イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      岡崎 睦,渡邊 幸志,赤羽 浩一,門内 靖明,佐々木 健人,伊藤 公平,早瀬 潤子
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 配向制御されたダイヤモンドNV中心を用いた交流電流センシング2016

    • 著者名/発表者名
      西條 蒼野,藤田 留士郎,花野 郁也,北澤 清香,渡邊 幸志,赤羽 浩一,松崎 雄一郎,早瀬 潤子
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 半導体中2準位系の量子制御-高感度光検出磁気共鳴顕微鏡の開発-2016

    • 著者名/発表者名
      早瀬 潤子
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Wide-field orientation imaging of nitrogen-vacancy centers in diamond2016

    • 著者名/発表者名
      M. Okazaki, R. Fujita, I. Hanano, H. Watanabe, K. Akahane, Y. onnnai, K. M. Itoh, J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      9th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related phenomena in Solids
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preferentially-oriented nitrogen-vacancy centers in diamond created using chemical vapor deposition on a micropatterned (001) substrate2016

    • 著者名/発表者名
      R. Fujita, S. Saijo, I. Hanano, H. Watanabe, K. Akahane, Y. Monnai, K. M. Itoh, J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      9th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related phenomena in Solids
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic field sensing using preferentially-oriented nitrogen-vacancy centers in diamond2016

    • 著者名/発表者名
      S. Saijo, H. Watanabe, Y. Monnai, S. Kitazawa, R. Fujita, Y. Matsuzaki, K. M. Itoh, J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      9th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related phenomena in Solids
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイヤモンドNV中心の生成制御と量子センシング2016

    • 著者名/発表者名
      早瀬 潤子
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンド中電子スピンの光検出磁気共鳴イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      岡崎 睦,藤田 留士郎,渡邊 幸志,赤羽 浩一,門内 靖明,伊藤 公平,早瀬 潤子
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 微細加工基板上化学気相成長により生成した高配向率を有するダイヤモンド中窒素空孔中心のスピン特性2016

    • 著者名/発表者名
      藤田 留士郎,西條 蒼野,渡邊 幸志,赤羽 浩一,伊藤 公平,早瀬 潤子
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 微細加工基板上化学気相成長によるダイヤモンド中窒素空孔中心の特性制御2015

    • 著者名/発表者名
      藤田 留士郎,黒木 諒,赤羽 浩一,早瀬 潤子
    • 学会等名
      応用物理学会・量子エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      東京大学山中寮内藤セミナーハウス(山梨県・南都留郡山中湖村)
    • 年月日
      2015-12-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド量子イメージングーダイヤモンド中電子スピンのコヒーレンス制御と量子センシング応用ー2015

    • 著者名/発表者名
      早瀬 潤子
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • 発表場所
      東北大学電気通信研究所(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-12-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド量子センシグ・イメージのための広帯域・高空間均一性マイクロ波アンテナのデザインと特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      佐々木 健人,門内 靖明,西條 蒼野,藤田 留士郎,渡邊 幸志,阿部 英介, 早瀬 潤子,伊藤 公平
    • 学会等名
      第20回スピン工学の基礎と応用
    • 発表場所
      東北大学電気通信研究所(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Engineered nitrogen vacancy centers in diamond for quantum2015

    • 著者名/発表者名
      J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      EMN Meeting on Vacuum Electronics
    • 発表場所
      Las Vegas(USA)
    • 年月日
      2015-11-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spatially selective creation of nitrogen-vacancy centers with preferential orientation in an isotopically-purified diamond thin film2015

    • 著者名/発表者名
      J. Ishi-Hayase, H. Watanabe, and K. M. Itoh
    • 学会等名
      XIV International Conference on Quantum Optics and Quantum Information
    • 発表場所
      Minsk(Belarus)
    • 年月日
      2015-10-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンド中電子スピンのコヒーレンス制御と量子計測応用2015

    • 著者名/発表者名
      早瀬 潤子
    • 学会等名
      新しい光科学の創成とナノ情報デバイスへの展開III」研究会
    • 発表場所
      東北大学電気通信研究所(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-10-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 微細加工(001)基板上化学気相成長によるダイヤモンド中窒素空孔中心の生成と位置・配向制御2015

    • 著者名/発表者名
      藤田 留士郎,黒木 諒,渡邊 幸志,赤羽 浩一,伊藤 公平,早瀬 潤子
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Orientation and Position-controlled Nitrogen-Vacancy Centers in CVD Diamond grown on Micropatterned (001) Sybstrate2015

    • 著者名/発表者名
      J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      Diamond Quantum Sensing Workshop 2015
    • 発表場所
      かがわ国際会議場(香川県・高松市)
    • 年月日
      2015-08-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Properties of Nitrogen-Vacancy Centers created using Chemical Vapor Deposition on Micropatterned Substrate2015

    • 著者名/発表者名
      R. Fujita, H. Watanabe, K. M. Itho, J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      Diamond Quantum Sensing Workshop 2015
    • 発表場所
      かがわ国際会議場(香川県・高松市)
    • 年月日
      2015-08-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wide-Field Orientation Imaging of Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond2015

    • 著者名/発表者名
      M. Okazaki, S. Miyamoto, H. Watanabe, K. M. Itoh, J. Ishi-Hayase
    • 学会等名
      Diamond Quantum Sensing Workshop 2015
    • 発表場所
      かがわ国際会議場(香川県・高松市)
    • 年月日
      2015-08-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of position and orientation of nitrogen-vacancy centers in CVD-grown diamond thin film2015

    • 著者名/発表者名
      J. Ishi-Hayase, H. Watanabe and K. M. Ito
    • 学会等名
      28th International Conference on Defects in Semiconductors
    • 発表場所
      Helsinki(Finland)
    • 年月日
      2015-07-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 微細加工上化学化学気相成長によるダイヤモンドNV中心の生成と特性制御2015

    • 著者名/発表者名
      藤田 留士郎
    • 学会等名
      国際光年記念シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2015-04-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [産業財産権] 磁場検出装置および方法2017

    • 発明者名
      松崎雄一郎,角柳孝輔,齊藤 志郎,早瀬潤子,北澤清香,西條蒼野
    • 権利者名
      松崎雄一郎,角柳孝輔,齊藤 志郎,早瀬潤子,北澤清香,西條蒼野
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-036176
    • 出願年月日
      2017-02-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-08-26  

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