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強磁性共鳴を用いた磁気交換力顕微鏡の超高感度化とナノ磁性体の磁気相互作用の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H01061
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関大阪大学

研究代表者

李 艶君  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50379137)

研究分担者 内藤 賀公  大阪大学, 工学研究科, 助教 (90362665)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
44,070千円 (直接経費: 33,900千円、間接経費: 10,170千円)
2019年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2018年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
2017年度: 23,010千円 (直接経費: 17,700千円、間接経費: 5,310千円)
キーワード走査型プローブ顕微鏡 / 磁気共鳴 / 走査型っプローブ顕微鏡 / 走査プローブ顕微鏡
研究成果の概要

本研究は、強磁性共鳴を用いた磁気交換力顕微鏡を駆使して、反強磁性体の酸化ニッケル表面上において原子スケールの交換相互作用を測定し、表面の磁気構造が磁気相互作用にどのように影響するかを解明することを目的とした。まず、磁気交換力顕微鏡の超高感度化と超高分解能化を実現した。具体的には、まず、交換力を最も高感度に測定するための観察条件を実験的に解明した。次に、カンチレバーの周波数シフトに含まれる変調成分から交換力と交換エネルギーを導出する方法を開発した。さらに、表面の磁気構造が交換相互作用にどのように影響するかを解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ナノスケールの磁気相互作用に関する学問分野は、世界的にみても未開拓の学問分野であり、学術的な研究課題の宝庫である。本研究により、「ナノ磁性体の物理」という学問分野が開拓されると期待される。ナノ磁性体に関する知見は、ほとんど明らかにされていないナノスケールのスピン状態に関する貴重な知見を提供すると期待される。このような知見は、スピンの制御を利用する量子演算デバイスなどの発明に繋がる可能性が高く、スピントロニクスの発展に大きく寄与できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 13件、 査読あり 21件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 20件、 招待講演 17件) 図書 (2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Remotely Controlling the Charge State of Oxygen Adatoms on Rutile TiO2(110) Surface using Atomic Force Microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Adachi, Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Part C

      巻: - 号: 22 ページ: 12010-12015

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c03117

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elucidating Charge State of an Au Nanocluster on Oxidized/Reduced Rutile TiO2(110) Surfaces using non-contact atomic force microscopy and Kelvin probe force microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Adachi, Huan Fei Wen, Quanzhen Zhang, Masato Miyazaki, Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 雑誌名

      Royal Society of Chemistry, Nanoscale Advances

      巻: - 号: 6 ページ: 2371-2375

    • DOI

      10.1039/c9na00776h

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Contrast inversion of O adatom on rutile TiO2(110)-(1×1) surface by atomic force microscopy imaging2019

    • 著者名/発表者名
      H. F Wen, Q. Zhang, Y. Adachi, M. Miyazaki, Y. Sugawara, Y. J. Li
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 505 ページ: 144623-144627

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2019.144623

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical Engineering of the Oxygen Adatom and Vacancy on Rutile TiO2(110) by Atomic Force Microscopy at 78 K2019

    • 著者名/発表者名
      Q. Zhang, H. F. Wen, Y. Adachi, M. Miyazaki, Y. Sugawara, R. Xu, Z. H. Cheng, Y. J. Li
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 47 ページ: 28852-28858

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b10304

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      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization and Reversible Migration of Subsurface Hydrogen on Rutile TiO2(110) by Atomic Force Microscopy at 78 K2019

    • 著者名/発表者名
      Q. Zhang, H. F. Wen, Y. Adachi, M. Miyazaki, Y. Sugawara, R. Xu, Z. H. Cheng, Y. J. Li
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 36 ページ: 22595-22602

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b05744

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      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Imaging the surface potential at the steps on the rutile TiO2 (110) surface by Kelvin probe force microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      M. Miyazaki, H. F. Wen, Q. Zhang, Y. Adachi, J. Brndiar, I. Stich, Y. J. Li and Y. Sugawara
    • 雑誌名

      Beilstein Journal of Nanotechnology

      巻: 10 ページ: 1228-1236

    • DOI

      10.3762/bjnano.10.122

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      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tip-Induced Control of Charge and Molecular Bonding of Oxygen Atoms on the Rutile TiO2 (111) Surface with Atomic Force Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Adachi, H. F. Wen, Q. Zhang, M. Miyazaki, Y. Sugawara, L. Kantorovich, I. Stich, Y. J. Li
    • 雑誌名

      ACS nano

      巻: 13 号: 6 ページ: 6917-6924

    • DOI

      10.1021/acsnano.9b01792

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  • [雑誌論文] Subatomic-scale resolution with SPM: Co adatom on p(2x1)Cu(110):O2019

    • 著者名/発表者名
      R. Turansky, K. Palotas, J. Brndiar, Y. J. Li, Y. Sugawara, I. Stich
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 30 号: 9 ページ: 95703-95707

    • DOI

      10.1088/1361-6528/aaf6dc

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      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct observation of atomic step edges on the rutile TiO2(110)-(1×1) surface using atomic force microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      H. F. Wen, M. Miyazaki, Q. Zhang, Y. Adachi, Y. J. Li, and Y. Sugawara
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 20 号: 44 ページ: 28331-28337

    • DOI

      10.1039/c8cp06156d

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement and Manipulation of the Charge State of Adsorbed Oxygen Adatom on Rutile TiO2(110)-1×1 Surface by nc-AFM and KPFM2018

    • 著者名/発表者名
      Q. Zhang, Y. J. Li, H. F. Wen, Y. Adachi, M. Miyazaki, Y. Sugawara, R. Xu, Z. H. Cheng, J. Brndiar, L. Kantorovich, and I. Stich
    • 雑誌名

      Journal of American Chemical Society

      巻: 140 号: 46 ページ: 15668-15674

    • DOI

      10.1021/jacs.8b07745

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      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Local characterization of mobile charge carriers by two electrical AFM modes: multi-harmonic EFM versus sMIM2018

    • 著者名/発表者名
      L. Lei, R. Xu, S. Ye, X. Wang, K. Xu, S. Hussain, Y. J. Li, Y. Sugawara, L. Xie, W. Ji, Z.H. Cheng
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: 2 号: 2 ページ: 025013-025013

    • DOI

      10.1088/2399-6528/aaa85f

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] table Contrast Mode on TiO2(110) Surface with Metal-Coated Tips Using AFM2018

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Li, H. F. Wen, Q. Zhang, Y. Adachi, E. Arima, Y. Kinoshita, H. Nomura, Z. M. Ma, L. Kou, Y. Naitoh, Y. Sugawara, R. Xu, Z. H. Cheng
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 191 ページ: 51-55

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2018.04.003

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct visualization of Oxygen Reaction with Paired Hydroxyl on TiO2(110) Surface at 78 K by Atomic Force Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      H. F. Wen, Q. Zhang, Y. Adachi, M. Miyazaki, Y. Naitoh, Y. J. Li, and Y. Sugawara
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 30 ページ: 17395-17399

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b06289

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    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorescence detection using optical waveguide collection device with high efficiency on assembly of nitrogen vacancy centers in diamond2018

    • 著者名/発表者名
      S.W. Zhang, Z.M. Ma, L. Qin, Y.P. Fu, Y.B. Shi, J. Liu, and Y.J. Li
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 号: 1 ページ: 013007-013007

    • DOI

      10.7567/apex.11.013007

    • NAID

      210000136080

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  • [雑誌論文] Magnetometry for precision measurement using frequency-modulation microwave combined efficient photon-collection technique on an ensemble of nitrogen vacancy centers in diamond2018

    • 著者名/発表者名
      Z.M. Ma, S.W. Zhang, Y.P. FU, H. Yuan, Y.B. Shi, J. Gao, L. Qin, J. Tang, J. Liu and Y. J. Li
    • 雑誌名

      OPTICS EXPRESS

      巻: 26 号: 1 ページ: 382-390

    • DOI

      10.1364/oe.26.000382

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      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Heterodyne Frequency Modulation in Photoinduced Force Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      J. Yamanishi, Y. Naitoh, Y. J. Li, and Y. Sugawara
    • 雑誌名

      Physical review applied

      巻: 9 ページ: 024031-024031

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      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] KPFM/AFM imaging on TiO2(110) surface in O2 gas2018

    • 著者名/発表者名
      Eiji Arima, Huanfei Wen, Yoshitaka Naitoh, Yanjun Li, and Yasuhiro Sugawara
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 29 号: 10 ページ: 105504-105504

    • DOI

      10.1088/1361-6528/aaa62c

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      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heterodyne Frequency Modulation Technique in Photoinduced Force Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Junsuke Yamanishi, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li and Yasuhiro Sugawara
    • 雑誌名

      Physicak Review Applied

      巻: 9 号: 2 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.9.024031

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      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Separation of Atomic-Scale Spin Contrast on NiO(001) by Magnetic Resonance Force Microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      E. Arima, Y. Naitoh, Y. J. Li, and Y. Sugawara
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 29 号: 40 ページ: 404001-404001

    • DOI

      10.1088/1361-648x/aa815d

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      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic resonance force microscopy using ferromagnetic resonance of a magnetic tip excited by microwave transmission via a coaxial resonator2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kinoshita, Y. J. Li, S. Yoshimura, H. Saito and Y. Sugawara
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 28 号: 48 ページ: 485709-485709

    • DOI

      10.1088/1361-6528/aa90f4

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      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sub-atomic-scale tip-surface force vector mapping above a Ge(001) dimer using bimodal atomic force micorscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Naitoh, Robert Turansky, Jan Brndiar, Yan Jun Li, Ivan Stich and Yasuhiro Sugawara
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 14 号: 7 ページ: 663-667

    • DOI

      10.1038/nphys4083

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      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Kelvin Probe Force Microscopy with Atomic Resolution2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 学会等名
      Nanoscience and Graphene Nanotechnology 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Separation of Atomic-Scale Spin Contrast on NiO(001) by Magnetic Resonance Force Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 学会等名
      International Conference and Expo on nanotechnology and Nanomaterials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Atomic-Scale Spin Imaging on NiO(001) by Magnetic Resonance Force Microscopy (MRFM)2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Nanoscience & technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of the charge state of adsorbed O adatoms on rutile TiO2(110) surface by nc-AFM and KPFM at 78 K2019

    • 著者名/発表者名
      Yan jun Li
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Nanoscience & technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Separation of Atomic-Scale Spin Contrast on NiO(001) by Magnetic Resonance Force Microscopy (MRFM)2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 学会等名
      12th International Symposimum on Test and Measurement (ISTM 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of the charge state of adsorbed oxygen adatoms on rutile TiO2(110)-1 × 1 surface by nc-AFM and KPFM2019

    • 著者名/発表者名
      Yan jun Li
    • 学会等名
      The 7th China-Japan Symposium on Nanomedicine
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Separation of Atomic-Scale Spin Contrast on NiO(001) by Magnetic Resonance Force Microscopy (MRFM)2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 学会等名
      The collaborative conference on Materials Research (CCMR) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Charge states of O2 adsorbed on rutile TiO2 surface by AFM/KPFS2018

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Li, Y. Adachi, H. F. Wen, Q. Zhang, Y. Sugawara
    • 学会等名
      5th Global Nanotechnology Congress and Expo
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reversible bond formation between Oxygen atoms vis charge manipulation on rutile TiO2(110) surface2018

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Li, H. F. Wen Q. Z. Zhang, Y. Adachi, and Y. Sugawara
    • 学会等名
      The 3rd Asia-Pacific Symposium on Solid Surfaces & Cross-Strait Symposium on Solid Surfaces (APSSS-3)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The study of local dipole moment and contact potential difference on TiO2(110) surface by AFM2018

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Li, H. F. Wen, Q. Z. Zhang, Y. Adachi, Y. Naitoh and Y. Sugawara
    • 学会等名
      24th World Nano Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The measurement of local dipole moment and local contact potential difference on rutile TiO2(110) surface by AFM with atomic resolution2018

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Li, H. F. Wen Q. Z. Zhang, Y. Adachi, Y. Naitoh, and Y. Sugawara
    • 学会等名
      Nano 2018 conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The measurement of local dipole moment and local contact potential difference on rutile TiO2(110) surface by AFM2018

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Li, H. F. Wen and Y. Sugawara
    • 学会等名
      13th International Conference and Exhibition on Materials Science and Engineering, 4th Global nanotechnology Congress and Expo
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The study of local dipole moment and contact potential difference on TiO2(110) surface by AFM2018

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Li, H. F. Wen, Q. Z. Zhang, Y. Adachi, Y. Naitoh and Y. Sugawara
    • 学会等名
      23rd International Conference on Nanomaterials and Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Separation of Atomic-Scale Spin Contrast on NiO(001) by Magnetic Resonance Force Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugawara, E. Arima, Y. Naitoh, and Y. J. Li
    • 学会等名
      21st International Conference of Noncontact Atomic Force Microscopy
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Local dipole moment on rutile TiO2(110) surface by electrostatic force microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Li, H. F. Wen, Q. Z. Zhang, Y. Adachi, Y. Naitoh and Y. Sugawara
    • 学会等名
      2nd World Congress and Expo on Graphene & 2D Materials, Nanoscience and Molecular Nanotechnology
    • 関連する報告書
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    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The investigation of Au cluster on TiO2(110) surface by Kelvin probe force microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Li, H. F. Wen, Q. Z. Zhang, Y. Adachi, Y. Naitoh and Y. Sugawara
    • 学会等名
      The 5th China-Japan Symposium on Nanomedicine
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      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The investigation of Au cluster on TiO2(110)-1x1 surface by KPFM2017

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Li, H. F. Wen, Q. Z. Zhang, Y. Adachi, Y. Naitoh and Y. Sugawara
    • 学会等名
      2017 EMN Meeting on Titanium-Oxides
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      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The investigation of local dipole moment on TiO2(110) surface by electrostatic force microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Li, H. F. Wen, Q. Z. Zhang, Y. Adachi, Y. Naitoh and Y. Sugawara
    • 学会等名
      The Collaborative Conference on 3D & Materials Research 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
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  • [学会発表] Development of AFM-based scanning microwave impedance microscopy using heterodyne technique2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Izumi, Yoshitaka Naitoh, Yanjun Li and Yasuhiro Sugawara
    • 学会等名
      2017 International Conference on Noncontact Atomic Force MIcroscopy
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simultaneous Characterization of Tunneling Current and Local Contact Potential Difference on TiO2(110) Surface2017

    • 著者名/発表者名
      Huan Fei Wen, Quan Zhen Zhang, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Sugawara
    • 学会等名
      2017 International Conference on Noncontact Atomic Force MIcroscopy
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Kelvin Probe Force Microscopy - From Single Charge2018

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Li, Haunfei Wen, Zong Min Ma, Lili Kou, Yoshitaka Naitoh, and Yasuhiro Sugawara
    • 総ページ数
      521
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783319756868
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Kelvin Probe Force Microscopy From Single Charge Detection to Device Characterization2018

    • 著者名/発表者名
      Yan Jun Li, Haunfei Wen, Zong Min Ma, Lili Kou, Yoshitaka Naitoh, and Yasuhiro Sugawara
    • 総ページ数
      521
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783319756868
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院工学研究科応用物理学専攻極限計測・ナノサイエンス領域

    • URL

      http://nanophysics.ap.eng.osaka-u.ac.jp/liyanjun/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院工学研究科精密科学・応用物理学専攻 ナノ物性工学領域 菅原・李グループ

    • URL

      http://nanophysics.ap.eng.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院工学研究科精密科学・応用物理学専攻 ナノ物性工学 菅原・李グループ

    • URL

      http://nanophysics.ap.eng.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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