走査トンネル顕微鏡を用いた電子スピン共鳴による単一スピンの検出

• 研究課題/領域番号: 23540425
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 坂田 英明 東京理科大学, 理学部, 教授 (30215636)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2011年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: 走査トンネル顕微鏡 / スピン / ESR / 電子スピン共鳴

研究概要

本研究は走査トンネル顕微鏡（STM）を用いて単一スピンの検出を行うことを目的とした。磁場中で歳差運動をしているスピン上ではトンネル電流が歳差運動の振動数で変調される現象を用いてスピンを観察可能である。本研究ではフィルター、インピーダンス変換、プリアンプからなる低ノイズの回路を作成し、探針、試料、測定回路間の距離を短くとったSTMを作成した。この装置を用いて不対電子をもつ分子（BDPA）についてスピンによると考えられる信号を観察した。グラファイトのエッジに局在するスピンによる信号は検出には至らなかった。また孤立スピン間の距離の制御がしやすい酸化物にドープした不純物を準備し、これらの評価を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Scanning Tunneling Spectroscopy Study of Impurity Resonance Energy in Bi2Sr2CaCu2O8+δ (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, T. Machida, T. Kato, M. Fujimoto, M. Iguchi, T. Yamasaki, A. Kaneko, S. Ooi, T. Mochiku, K. Hirata, T. Hasegawa, H. Sakata
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 83 ページ: 24702-24702
  • NAID: 210000132959
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scanning Tunneling Spectroscopy Study of Impurity Resonance Energy in Bi2Sr2CaCu2O8+δ (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakamura, Tadashi Machida, Takuya Kato, Masaki Fujimoto, Masaharu Iguchi, Takahiro Yamasaki , Akihiro Kaneko, Shuuichi Ooi, Takashi Mochiku, Kazuto Hirata, Tetsuya Hasegawa, Hideaki Sakata
  • 雑誌名: Jornal of Physical Society of Japan 巻: 83 号: 2 ページ: 024702-024702
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.024702
  • NAID: 210000132959
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of the Impurity Energy in Bi2Sr2CaCu2O8+δ Observed by Scanning Tunneling Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, T. Machida, T. Kato, M. Fujimoto, M. Iguchi, T. Yamasaki, A. Kaneko, S. Ooi, T. Mochiku, K. Hirata, T. Hasegawa, H. Sakata
  • 雑誌名: J. Superconductivity and Novel Magnetism 巻: 26 ページ: 2633-2633
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of the Impurity Resonance Energy in Bi2Sr2CaCu2O8+δ Observed by Scanning Tunneling Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, T. Machida, M. Iguchi, T. Yamasaki, A. Kaneko, H. Kariya, D. Morohoshi, S. Ooi, T. Mochiku, K. Hirata, T. Hasegawa,H. Sakata
  • 雑誌名: Journal of Superconductivity and Novel Magnetism 巻: 26 号: 8 ページ: 2633-2635
  • DOI: 10.1007/s10948-013-2149-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum interference of impurity bound sates in Bi2Sr2Ca(Cu1-xZnx) 2O8+δ probed by scanning tunneling spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Machida, T. Kato, H. Nakamura, M. Fujimoto, T. Mochiku, S. Ooi, A. Thakur, H. Sakata and K. Hirata
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 64501-64501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Zn, Ni, and Fe Impurities on Bi2Sr1. 6La0. 4CuO6+δ (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, H. Funahashi, M. Fujimori, M. Iguchi, Y. Yamasaki, H. Sakata
  • 雑誌名: J. Superconductivity and Novel Magnetism 巻: 24 ページ: 271-271
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impurity-Related Local Density-of-States Modulation in Bi2Sr2Ca(Cu1-xZnx) O8+δ Probed by Scanning Tunneling Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Machida, T. Kato, H. Nakamura, M. Fujimoto, T. Mochiku, S. Ooi, H. Sakata and K. Hirata
  • 雑誌名: J. Superconductivity and Novel Magnetism 巻: 24 ページ: 481-481
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum interference of impurity bound states in Bi2Sr2Ca(Cu1－xZnx)2O8+δ probed by scanning tunneling spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Machida, Takuya Kato, Hiroshi Nakamura, Masaki Fujimoto, Takashi Mochiku, Shuuichi Ooi1, Ajay D. Thakur, Hideaki Sakata, and Kazuto Hirata
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW 巻: B 84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Field Induced Dehybridization of the Electromagnons in Multiferroic TbMnO3 (2011)
  • 著者名/発表者名: P. Rovillain, M. Cazayous, Y. Gallais, M-A. Measson, A. Sacuto, H. Sakata, and M. Mochizuki
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 巻: 107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Zn, Ni and Fe Impurities on Bi2Sr1.6La0.4CuO6+δ (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, H. Funahashi, M. Fujimoto, M. Iguchi and T. Yamasaki, H. Sakata
  • 雑誌名: JOURNAL OF SUPERCONDUCTIVITY AND NOVEL MAGNETISM 巻: 24 ページ: 271273-271273
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scanning Tunneling Spectroscopy on Overdoped Bi2Sr2-xLaxCuO6+δ (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, H. Funahashi, H. Nakamura, M. Fujimoto and T. Machida, H. Sakata
  • 雑誌名: JOURNAL OF SUPERCONDUCTIVITY AND NOVEL MAGNETISM 巻: 23 ページ: 771773-771773
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impurity-Related Local Density-of-States Modulation in Bi2Sr2Ca(Cu1－xZnx)2O8+δ Probed by Scanning Tunneling Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Machida, Takuya Kato, Hiroshi Nakamura, Masaki Fujimoto and Takashi Mochiku, H.Sakata
  • 雑誌名: JOURNAL OF SUPERCONDUCTIVITY AND NOVEL MAGNETISM 巻: 24 ページ: 481483-481483
  • 査読あり
• [学会発表] 走査トンネル顕微鏡/分光法によるBi2212の不純物状態の観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村浩志, 井口正晴, 山崎隆博, 金子晃太, 町田理, 茂筑高士, 平田和人, 長谷川哲也, 坂田英明
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2013-09-26
• [学会発表] 走査トンネル顕微鏡/分光法によるBi2212のZn不純物状態の観察
  • 著者名/発表者名: 中村浩士、井口正晴、山崎隆博、金子晃大、町田理、茂筑高士、平田和人、長谷川哲也、坂田英明
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学