オプトメカニカルに制御されたカンチレバーを用いた磁気共鳴分光法の開発

• 研究課題/領域番号: 16K17749
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 高橋 英幸 神戸大学, 先端融合研究環, 助教 (10759989)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 電子スピン共鳴 / マイクロカンチレバー / ナノメンブレン / 磁気トルク / カンチレバー / 表面応力センサー / メンブレン共振器 / 磁気共鳴力顕微鏡 / テラヘルツ / 磁気共鳴

研究成果の概要

力検出型の高周波電子スピン共鳴装置の高感度化を行った。カンチレバーを用いた測定では、オプトメカニカルな制御を行い、ダイナミックレンジを拡張することができた。
メンブレン型デバイスを利用した新たな装置では、より本質的な改善がなされた。強磁場下でも高い安定度が達成された。また、ESRに伴う発熱による磁化変化を観測することで、磁性体試料など、緩和時間の早いスピン系への適用も可能になった。

研究成果

• [雑誌論文] Force- and torque-detection of high-frequency electron spin resonance using a membrane-type surface-stress sensor (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Takahashi, Kento Ishimura, Tsubasa Okamoto, Eiji Ohmichi, Hitoshi Ohta
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 89 号: 3
  • DOI: 10.1063/1.5018831
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanically detected terahertz electron spin resonance using SOI-based thin piezoresistive microcantilevers (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohmichi Eiji、Miki Toshihiro、Horie Hidekazu、Okamoto Tsubasa、Takahashi Hideyuki、Higashi Yoshinori、Itoh Shoichi、Ohta Hitoshi
  • 雑誌名: Journal of Magnetic Resonance 巻: 287 ページ: 41-46
  • DOI: 10.1016/j.jmr.2017.12.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Method for Torque Magnetometry Using a Commercially Available Membrane-Type Surface Stress Sensor (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Takahashi, Kento Ishimura, Tsubasa Okamoto, Eiji Ohmichi, Hitoshi Ohta
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 号: 6 ページ: 063002-063002
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.063002
  • NAID: 40021221619
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wide-dynamic-range cantilever magnetometry using a fiber-optic interferometer and its application to high-frequency electron spin resonance spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Takahashi, Tsubasa Okamoto, Eiji Ohmichi, and Hitoshi Ohta
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 9 号: 12 ページ: 126701-126701
  • DOI: 10.7567/apex.9.126701
  • NAID: 210000138131
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of Ultrasensitive Terahertz ESR Spectroscopy for Metalloprotein Using a Microcantilever (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Okamoto, H. Takahashi, E. Ohmichi, and H. Ohta
  • 雑誌名: Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 巻: 37 号: 12 ページ: 1173-1184
  • DOI: 10.1007/s10762-016-0305-6
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Development of force-detected THz-ESR measurement system and its application to metal porphyrin complexes (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Takahashi, T. Okamoto, E. Ohmichi, H. Ohta
  • 学会等名: APS march meeting 2017
  • 発表場所: Ernest Morial Convention Center（ New Orleans、United States）
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] Apparatus for Electron Spin Resonance Force Spectroscopy in the terahertz region (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Takahashi, T. Okamoto, E. Ohmichi, H. Ohta
  • 学会等名: 1st Philippines-Japan THz Research Workshop
  • 発表場所: De La Salle University (Laguna, Philippines)
  • 年月日: 2017-02-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Torque magnetometry using a membrane-type surface-stress sensor (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Takahashi
  • 学会等名: MANA International Symposium 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 窒化シリコンナノメンブレンを用いた力検出テラヘルツESR測定法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本翔，高橋英幸，石村謙斗，大道英二，太田仁
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] 凍結溶液試料の力検出型高周波ESR測定法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋英幸，岡本翔，石村謙斗，大道英二，太田仁
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] メンブレン型表面応力センサーを用いた力/トルク検出ESR (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋英幸，石村謙斗，岡本翔，大道英二，太田仁
  • 学会等名: 第56回電子スピンサイエンス学会年会
• [学会発表] magnet-on-cantilever配置による力検出型テラヘルツESR測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋英幸，宮崎晃和，大道英二，太田仁
  • 学会等名: 日本物理学会2017 年秋季大会
• [学会発表] メンブレン共振器を用いた磁気測定および磁気共鳴測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋英幸，石村謙斗，岡本翔，大道英二，太田仁
  • 学会等名: 第4回西日本強磁場研究会
• [学会発表] ファイバー干渉光学系を用いた広ダイナミックレンジ磁化測定と高周波ESR測定への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋英幸，岡本翔，大道英二，太田仁
  • 学会等名: 日本物理学会2016 年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 （石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] Development and application of force-detected THz-ESR measurement system (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Takahashi, T. Okamoto, E. Ohmichi, H. Ohta
  • 学会等名: Novel Magnetic Resonance Techniques in Millimeter and Terahertz Waves and their Applications to Bioscience
  • 発表場所: 神戸大学 （兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ファイバー干渉光学系を用いた力検出型 THz-ESR 測定システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋英幸，岡本翔，大道英二，太田仁
  • 学会等名: 第55回電子スピンサイエンス学会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学 （大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-09-13