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TDGL方程式のシミュレーションによる超伝導ストリップライン検出器の高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 25420350
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 電子デバイス・電子機器
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

馬渡 康徳  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 上級主任研究員 (70358068)

連携研究者 全 伸幸  産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (20455439)
柏谷 聡  産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 首席研究員 (40356770)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2015年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2014年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード超伝導ストリップ検出器 / 単一光子 / 分子イオン / 時間依存 Ginzburg-Landau方程式 / 数値シミュレーション / 超伝導 / 検出器 / シミュレーション / 時間依存 Ginzburg-Landau 方程式 / 時間依存Ginzburg-Landau方程式 / テラヘルツ電磁波発振器
研究成果の概要

時間依存 Ginzburg-Landau (TDGL) 方程式を基にした数値シミュレーションにより,超伝導ナノストリップを用いた単一光子検出器および生体分子イオン検出器の検出・動作機構について理論的考察を行った.光子の場合は渦糸運動による発熱により超伝導ストリップが局所的に常伝導転移するのに対し,分子イオンの場合はすぐに常伝導転移するホットスポットモデルが妥当であり,また MgB2 ストリップによる分子イオン検出器は熱的に安定で検出効率が高いことを理論的に明らかにした.さらに,光子の吸収により発生する渦糸を単一磁束量子(SFQ)回路で直接検出する新型の単一光子検出器を理論的に提案した.

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Biomolecular ion detection using high-temperature superconducting MgB2 strips2015

    • 著者名/発表者名
      N. Zen, H. Shibata, Y. Mawatari, M. Koike, and M. Ohkubo
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 106 号: 22

    • DOI

      10.1063/1.4913844

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 穴のあいた超伝導ナノストリップにおける量子化磁束の運動2016

    • 著者名/発表者名
      中野 侑,馬渡 康徳,西尾 太一郎
    • 学会等名
      第63回 応用物理学会 春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス,目黒区
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 時間依存 Ginzburg-Landau 理論2015

    • 著者名/発表者名
      馬渡 康徳
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会「量子化磁束動力学シミュレーション研究グループ」研究会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場,名古屋市
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Biomolecule ion detection with MgB2 superconducting strip detectors2015

    • 著者名/発表者名
      N. Zen, Y. Mawatari, H. Shibata, and M. Ohkubo
    • 学会等名
      12th European Conference on Applied Superconductivity
    • 発表場所
      Lyon convention center, France
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-excited motion of vortices in superconducting nanostrips with holes2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Mawatari and S. Kashiwaya
    • 学会等名
      12th European Conference on Applied Superconductivity
    • 発表場所
      Lyon convention center, France
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MgB2 ストリップを用いた分子イオン検出器の TDGL シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      馬渡 康徳,全 伸幸,柴田浩行,柏谷 聡,小池 正記,大久保 雅隆
    • 学会等名
      第90回2014年度秋季 低温工学・超電導学会
    • 発表場所
      コラッセふくしま,福島市
    • 年月日
      2014-11-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] MgB2 超伝導ストリップを用いた分子イオン検出器のシミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      馬渡 康徳,全 伸幸,柴田浩行,柏谷 聡,小池 正記,大久保 雅隆
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学 札幌キャンパス
    • 年月日
      2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical simulation on superconducting strip photon detectors based on the time-dependent Ginzburg-Landau equations and the two-temperature model2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Mawatari, H. Asai, and S. Kashiwaya
    • 学会等名
      2014 Applied Superconductivity Conference
    • 発表場所
      Charlotte Convention Center, Charlotte, USA
    • 年月日
      2014-08-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 超伝導ストリップの電磁現象2014

    • 著者名/発表者名
      馬渡 康徳
    • 学会等名
      低温工学・超電導学会東北・北海道支部研究会/第2回材料研究会
    • 発表場所
      秋田大学 手形キャンパス
    • 年月日
      2014-08-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Analytical investigation on magnetic-field and current distributions in superconducting strips for modelling of power devices and single-photon detectors2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Mawatari, H. Asai, and S. Kashiwaya
    • 学会等名
      4th International Workshop on Numerical Modelling of High Temperature Superconductors
    • 発表場所
      Hotel Tatra, Bratislava, Slovakia
    • 年月日
      2014-05-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Time-dependent Ginzburg-Landau simulation on the detection mechanism of superconducting strip photon/ion detectors

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Mawatari, Hidehiro Asai, and Satoshi Kashiwaya
    • 学会等名
      11th European Conference on Applied Superconductivity
    • 発表場所
      Magazzini del Cotone, Genova, Italy
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] ニホウ化マグネシウム超伝導体で生体高分子を検出 -省エネ・小型の冷凍機で作動できる超伝導分子検出器-

    • URL

      http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2015/pr20150601/pr20150601.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [産業財産権] 光子検出装置及び光子検出方法2015

    • 発明者名
      全伸幸,馬渡康徳,藤井剛,吉川信行
    • 権利者名
      全伸幸,馬渡康徳,藤井剛,吉川信行
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-123764
    • 出願年月日
      2015-06-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [産業財産権] 電磁波発振器2015

    • 発明者名
      馬渡 康徳,柏谷 聡
    • 権利者名
      馬渡 康徳,柏谷 聡
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-001772
    • 出願年月日
      2015-01-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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