| 研究課題/領域番号 |
19K22120
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
下志万 貴博 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (70581578)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | 超高速時間分解電子顕微鏡 / ポンププローブ法 / 光渦 / 超短パルスレーザー / 超高速電子顕微鏡 / コヒーレント音響フォノン / 磁気スキルミオン / 音響フォノン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、光のトポロジーが反映された固体の新たな励起状態を探索し高精度に可視化することを目的とする。固体の微小領域に励起される空間的非一様なダイナミクスをイメージング検出するために、ナノメートルの空間分解能とフェムト秒の時間分解能を両立する手法である超高速電子顕微鏡法を用いる。現有する超高速電子顕微鏡装置の光学系に新たに位相板を導入し、生成された光渦を励起光として用いる。特に軌道角運動量を励起パラメータとするために、チャージ数の異なる複数の位相板を切り替え可能な構造とする。光渦による磁気スキルミオンや音響フォノンの発生を試み、その形成および伝搬過程を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
研究期間全体を通して、ピコ秒およびナノメートルの精度を有する超高速時間分解電子顕微鏡法を確立し、光渦を生成する光学系と組み合わせた。光渦による局所加熱および光の軌道角運動量を用いた新規励起現象の探索に関する実験を現在も継続している。一方で、薄片試料上のナノ構造体へのレーザー光の均一照射により、音響波の伝搬やナノ磁気構造体の超高速運動を可視化することに成功した。さらに、数値シミュレーションにより薄片及びバルク結晶中を伝搬する音響波の発展過程を明らかにした。これらの成果から、局所加熱が引き起こす薄片中の超高速現象の理解が大きく進展した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光による固体物性の制御は、磁気メモリ、スイッチング素子、オプトメカニクス等への応用から盛んに研究されている。特にナノスケール現象をナノ秒以上の精度で可視化するイメージング手法による研究が有効である。本研究では、国内でも例の少ない超高速時間分解電子顕微鏡法を確立し、音響波の伝搬やナノ磁気構造体の運動を実時間で可視化することに成功した。今後、数値シミュレーションと組み合わせることにより局所加熱を利用した様々な電子デバイス開発に向けた研究展開が期待される。
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