| 研究課題/領域番号 |
19K20603
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
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| 研究機関 | 公益財団法人高輝度光科学研究センター |
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研究代表者 |
横山 優一 公益財団法人高輝度光科学研究センター, データ駆動科学グループ, 研究員 (20824163)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 位相回復アルゴリズム / スパースモデリング / シングルショットイメージング / 位相回復アルゴリズム開発 / コヒーレント回折イメージング / 時空間分解計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では電子のもつスピン自由度に着目し、スピンの渦構造である磁気スキルミオンなどの磁気テクスチャーを時間的・空間的に分解して計測するシステムの構築と解析手法の開発を目指す。磁気スキルミオンは孤立粒子のように振る舞うため情報を運ぶ媒体として機能するが、次世代デバイスへの応用には光などの外場による磁気スキルミオンの制御が不可欠である。そこで、X線自由電子レーザーを用いたフェムト秒スケールの時間分解コヒーレント回折イメージング手法とスパースモデリングを取り入れた位相回復アルゴリズムを開発して組み合わせることにより、X線シングルショットで情報抽出可能な計測手法確立を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、電子がもつ自由度のスピンに着目し、スピンの渦構造（磁気スキルミオン）やスピンのドメイン構造（磁区）を、時間的および空間的に分解して計測するシステムの構築と解析手法の開発を行った。計測システムについては、空間分解計測までは実現できたが、時間分解計測への展開は新型コロナウイルスの影響により中断した。一方、解析手法については、磁気スキルミオンや磁区がもつスパースな性質を事前情報として活用することで、スパースモデリングに基づく位相回復アルゴリズムを開発した。開発した手法の有用性について、論文や解説記事の発表に加え、国内外の学会でも発表を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発したスパースモデリングに基づく位相回復アルゴリズムは、従来型の手法では対処不可能なノイズと情報欠損を含む回折像から、実空間像の再構成を可能にする画期的な手法である。開発した手法によって、シングルショットのコヒーレントX線回折イメージングによる時空間分解計測データから、スピンのダイナミクスの情報抽出が可能になるため、スピントロニクスデバイスの実現に向けた磁性材料開発に役立つと期待される。
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