| 研究課題/領域番号 |
22K18696
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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13:物性物理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 |
花栗 哲郎 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, チームリーダー (40251326)
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| 研究分担者 |
町田 理 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 (60570695)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 走査型トンネル顕微鏡 / 分子線エピタキシー / 超伝導 / スピン計測 / 単層膜 / ひねり積層 / スピン液体 / スピン検出 / 単一原子操作 / 強相関電子系 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、電子状態解析ツールである走査型トンネル顕微鏡が、単一原子操作にも用いることができる点に着目する。超伝導体やMott絶縁体など電子相関が本質的に重要な系の表面に、単一原子操作によって人工構造を作製し、非自明な「新物質」をボトムアップ的に実現する。規則配列した原子のスピンや電荷と、基板の多体効果が協奏・競合して生み出す電子状態を、走査型トンネル顕微鏡を用いた分光イメージングで解明し、新しい量子現象を探索する。
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| 研究成果の概要 |
多体効果がその物性発現に重要な物質を基板として用い、走査型トンネル顕微鏡の探針を用いた原子操作によって非自明な物性を示す人工物質を作り出すことを目的に研究を行った。基板物質として、典型的Mott絶縁体である1T-TaSe2単層膜と、超伝導単層膜1H-NbSe2を分子線エピタキシーでグラフェン上に作製した。1H-NbSe2は、グラフェンに対して捻じれて成長し、捻じれ角で超伝導ギャップを制御できることを示した。また、原子操作によって超伝導探針の磁性元素修飾に成功し、これまでにない高エネルギー分解能、高スピン分解能のスピン偏極トンネル分光に用いるスピンプローブとして利用可能なことを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
当初の目的であった、多数の原子を基板上に配置し、創発物性を探る研究までは期間内に到達できなかったが、基板材料の研究において、積層膜における捻じれ角による超伝導制御という興味深い成果を得た。様々な原子層物質にこの手法を適用することで、超伝導ツイストロニクスと呼ぶべき新しい展開が拓ける。また、原子操作の過程で実現した超伝導探針の磁性元素修飾は、100%のスピン偏極率と数10μeVのエネルギー分解能を持つスピン偏極走査型分光を可能にし、様々な応用が期待できる。
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