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X線自由電子レーザー誘起スピン偏極状態の生成と超高速磁気ダイナミクスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H02823
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 量子ビーム科学
研究機関公益財団法人高輝度光科学研究センター

研究代表者

鈴木 基寛  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光・イメージング推進室, 主席研究員 (60443553)

研究分担者 田中 義人  兵庫県立大学, 物質理学研究科, 教授 (80260222)
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
10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワードX線自由電子レーザー / 磁気ダイナミクス / 超高速現象 / X線誘起現象 / 光磁気記録 / X線自由電子レーザー / 放射光 / 自由電子レーザー / 超高速磁気ダイナミクス / 磁気光学効果
研究成果の概要

円偏光した超短パルスX線自由電子レーザー(XFEL)を磁性体に照射することによって、磁性体のスピン状態を改変、すなわち「X線誘起磁気状態」を瞬間的に生成し、その緩和過程のダイナミクスを解析した。XFEL励起・可視光レーザープローブによる時間分解・磁気顕微鏡観察系を独自に開発した。XFEL施設SACLAでの測定の結果、鉄ガーネット試料に対して、円偏光XFEL照射による1ピコ秒(ピコは1兆分の1)以下での超高速な減磁過程を示唆する信号を得た。X線内殻励起に伴う磁性の変化を初めて観測した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

磁性の源である電子スピンの状態を非常に短い時間で観測することで、磁性が生じるメカニズムを詳細に調べることができる。本研究では、超短パルスX線自由電子レーザー光を磁性体に照射することで磁性体試料の磁気状態を瞬間的に改変し、1ピコ秒(ピコは1兆分の1)以下の時間での磁性の変化を観測した。X線照射による磁性制御に初めて成功するとともに、将来の超高速磁気記録につながる原理解明を行った。

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

    (15件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Magnetic Microscopy Using a Circularly Polarized Hard-X-ray Nanoprobe at SPring-82020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki M.、Yumoto H.、Koyama T.、Yamazaki H.、Takeuchi T.、Kawamura N.、Mizumaki M.、Osawa H.、Kondo Y.、Ariake J.、Yasui A.、Kotani Y.、Tsuji N.、Nakamura T.、Hirosawa S.、Yamada K. T.、Kim S.、Kim K.-J.、Ishibashi M.、Ono T.、Ohashi H.
    • 雑誌名

      Synchrotron Radiation News

      巻: 33 号: 2 ページ: 4-11

    • DOI

      10.1080/08940886.2020.1725795

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Polarization control with an X-ray phase retarder for high-time-resolution pump-probe experiments at SACLA2019

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y.、Suzuki M.、Katayama T.、Yamamoto K.、Tono K.、Inubushi Y.、Seki T.、Takanashi K.、Wadati H.、Yabashi M.
    • 雑誌名

      Journal of Synchrotron Radiation

      巻: 26 号: 4 ページ: 1139-1143

    • DOI

      10.1107/s1600577519006222

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ultrafast demagnetization of Pt magnetic moment in L10-FePt probed by magnetic circular dichroism at a hard x-ray free electron laser2019

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Kohei、Kubota Yuya、Suzuki Motohiro、Hirata Yasuyuki、Carva Karel、Berritta Marco、Takubo Kou、Uemura Yohei、Fukaya Ryo、Tanaka Kenta、Nishimura Wataru、Ohkochi Takuo、Katayama Tetsuo、他8名
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 21 号: 12 ページ: 123010-123010

    • DOI

      10.1088/1367-2630/ab5ac2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] X線トモグラフィを用いた磁気微粒子の3次元観測2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木基寛
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 88 ページ: 198-202

    • NAID

      130007709441

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-resolved optical spectroscopy of a GaAs single crystal irradiated by SR X-ray pulses2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yoshihito, Nagashima Maki, Tanaka Kenta, Hasegawa Takayuki, Fukuyama Yoshimitsu, Yasuda Nobuhiro
    • 雑誌名

      AIP conference proceedings

      巻: 2054 ページ: 040009-040009

    • DOI

      10.1063/1.5084610

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional visualization of magnetic domain structure with strong uniaxial anisotropy via scanning hard X-ray microtomography2018

    • 著者名/発表者名
      Motohiro Suzuki1, Kab-Jin Kim, Sanghoon Kim, Hiroki Yoshikawa, Takayuki Tono, Kihiro T. Yamada, Takuya Taniguchi, Hayato Mizuno, Kent Oda, Mio Ishibashi, Yuushou Hirata, Tian Li, Arata Tsukamoto, Daichi Chiba, and Teruo Ono
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 11 号: 3 ページ: 036601-036601

    • DOI

      10.7567/apex.11.036601

    • NAID

      120006466610

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] XFEL照射により誘起される希土類鉄ガーネットの超高速磁気ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木基寛、西村渉、岡部純幸、近藤啓介、小倉弓枝、片山哲夫、佐藤尭洋、久保田雄也、富樫格、松田巌、田中義人
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] XFELポンプ-可視光プローブ時間分解磁気顕微鏡の開発とXFEL誘起磁気ダイナミクスの解析2020

    • 著者名/発表者名
      西村渉、岡部純幸、近藤啓介、小倉弓枝、片山哲夫、佐藤尭洋、久保田雄也、富樫格、松田巌、田中義人、鈴木基寛
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Three-dimensional observation of magnetic domain structure by scanning hard X-ray microtomography2019

    • 著者名/発表者名
      Motohiro Suzuki
    • 学会等名
      The 15th Symposium of Japanese Research Community on X-ray Imaging Optics (XIO2019)
    • 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] 硬X線MCDトモグラフィーによる磁区構造の3次元観察2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木基寛
    • 学会等名
      第32回日本放射光学会年会・放射光化学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Time-resolved optical spectroscopy of a GaAs single crystal irradiation by SR X-ray pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, M. Nagashima, K. Tanaka, T. Hasegawa, Y. Fukuyama, N. Yasuda
    • 学会等名
      SRI2018 (Synchrotron Radiation Instrumentation)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-Dimensional Observation of Magnetic Domain Structure Using Scanning Hard X-ray Microtomography2018

    • 著者名/発表者名
      Motohiro Suzuki, Kab-Jin Kim, Sanghoon Kim, Hiroki Yoshikawa, Takayuki Tono, Kihiro T. Yamada, Takuya Taniguchi, Hayato Mizuno, Kento Oda, Mio Ishibashi, Yuushou Hirata, Tian Li, Arata Tsukamoto, Daichi Chiba, and Teruo Ono
    • 学会等名
      2018 Korean Physical Society Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 放射光パルスX線照射下のGaAs単結晶の時間分解近赤外分光2018

    • 著者名/発表者名
      永島麻紀,田中健太,福山祥光,安田伸広,長谷川尊之,田中義人
    • 学会等名
      第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] X線自由電子レーザーでの円偏光利用と展望2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木基寛
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 放射光XMCD分光によるスピントロニクス材料の微視的機構の研究2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木基寛
    • 学会等名
      第33回日本磁気学会光機能磁性デバイス・材料専門研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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