| 研究課題/領域番号 |
19H01816
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
和達 大樹 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (00579972)
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| 研究分担者 |
久保田 雄也 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (30805510)
関 剛斎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (40579611)
山崎 裕一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 統合型材料開発・情報基盤部門, 主幹研究員 (70571610)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
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| キーワード | 時空間スピンダイナミクス / X線 / レーザー / スピンダイナミクス / X線自由電子レーザー / 磁性体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、磁性体に対するレーザー照射後の実空間でのスピンダイナミクス、すなわちスピンの動きを手に取るように明らかにすることである。将来の省電力デバイスではスピンを用い、電場や光照射によるスピン励起による情報制御が目標となる。例えば、スピン波やスピンの渦が情報や熱を運ぶ媒体として考えられており、また光のみにより磁化を反転させることも期待される。これらの現象はそのプロセスが全くの未解明である。そこで我々は、スピンのダイナミクスを空間と時間の両方を分解して観測する測定によって、その発現機構解明を行いたいと考えた。そのために放射光X線とX線自由電子レーザーを用いた新しいパラダイムでの測定を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、スピンのダイナミクスを元素別に空間と時間の両方を分解して観測する測定を確立し、光によるスピンの励起状態の解明を行うことを目標とした。このために、放射光X線とX線自由電子レーザー(XFEL)を用いた時間分解型のコヒーレント共鳴軟X線小角散乱と、実験室の超短パルスレーザーを用いた時間分解磁気光学Kerr顕微鏡を確立した。XFELにより鉄白金薄膜の強磁性のダイナミクス、放射光X線によりペロブスカイト型鉄酸化物薄膜の反強磁性のダイナミクス、実験室レーザーによりスピネル型の酸化物薄膜の時空間分解スピンダイナミクス、の観測に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により特に下記の２つの重要なスピンダイナミクスの観測結果が得られた。１つ目は鉄白金薄膜についてであり、鉄と白金で異なる時間スケールのダイナミクスを示すことが分かった。レーザー光による磁化反転現象の鍵が、鉄と白金の消磁時間の差にあると言える。２つ目はNiCo2O4薄膜についてであり、スピン偏極率が0.7程度と比較的小さく、1ピコ秒以下の超高速消磁が実現することが分かった。
このように、大型施設と実験室を両輪とするようなスピンダイナミクス研究のセットアップを建設し、今後にスピンのダイナミクスを元素別に空間と時間の両方を分解して観測する測定が進められる状況となったことも大きな意義である。
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