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ダイヤモンドスピンセンサーを用いた室温ナノスピン変換

公募研究

研究領域ナノスピン変換科学
研究課題/領域番号 15H01024
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

AN TOSHU (安東秀)  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (70500031)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
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)
2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードスピンエレクトロニクス / ナノ材料 / 共焦点顕微鏡 / 格子欠陥 / 磁性 / NV中心 / 磁気共鳴 / ナノスピン計測
研究実績の概要

ダイヤモンド中の窒素-空孔体複合中心(NV中心)を用いて、スピン波を計測することに成功した。NV中心にはバルクのダイヤモンド中の表面近傍(数十ナノメートル)に配置した複数のNV中心を用いた。イットリウム鉄ガーネット(YIG)中に表面スピン波を励起し、3ミリメートル以上の距離を伝搬させた後、複数のNV中心によりスピン波の信号を計測した。NV中心のスピン状態の分散とスピン波の分散において周波数が一致する条件でNV中心の信号強度が増強することを確認した。これにより、スピン波をミリメートル以上の長距離にわたり伝搬させた後、NV中心へと変換する機構を確立することができた。
続いて、YIG上にプラチナ薄膜を蒸着しスピンホール効果によるスピントルクを印加してスピン波を変調し、この信号をNV中心により観測することを試みた(これにより、間接的にNV中心を用いてスピンホール効果を観測する。)。この際に、NV中心の信号はゼーマン分裂による静磁場計測ではなく、NV中心中のスピン状態の寿命を計測することによりスピン波の変調信号の計測を行った。スピンホール効果の生成する電流値に依存したNV中心スピンの寿命変化を観測した。しかしながら、温度変化による影響などその他の要因を取り除いて計測信号を考察する必要性があることを認識した。
本年度中に、より高感度なスピン計測を必要とするスピン変換機構の実現を目指して、スピンエコー法等の時間分解スピン計測法を整備した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] ダイヤモンドNV中心を用いた表面スピン波の観測2017

    • 著者名/発表者名
      菊池 大介、林 都隆、水落 憲和、波多野 睦子、安 東秀
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Spin Conversion from Spin Waves into NV Centers in Diamond2017

    • 著者名/発表者名
      Toshu An
    • 学会等名
      JAIST Japan-India Symposium 2017
    • 発表場所
      北陸先端科学技術大学院大学(石川県、能美市)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Vector Magnetic Field Imaging with Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond2017

    • 著者名/発表者名
      Dwi Prananto, Daisuke Kikuchi, Kunitaka Hayashi, Toshu An
    • 学会等名
      JAIST Japan-India Symposium 2017
    • 発表場所
      北陸先端科学技術大学院大学(石川県、能美市)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Transfer of Spin Signal by Spin Waves2017

    • 著者名/発表者名
      Toshu An
    • 学会等名
      JAIST-Tianjin Univ. Symposium
    • 発表場所
      北陸先端科学技術大学院大学(石川県、能美市)
    • 年月日
      2017-01-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 磁気共鳴によるスピン計測とイメージング2016

    • 著者名/発表者名
      安 東秀
    • 学会等名
      東北大学多元研・ナノ・マイクロ計測化学セミナー
    • 発表場所
      東北大学多元物質科学研究所(宮城県、仙台市)
    • 年月日
      2016-12-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic Field Imaging of Magnetic Particle with Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond2016

    • 著者名/発表者名
      Dwi Prananto, Daisuke Kikuchi, Kunitaka Hayashi, Toshu An
    • 学会等名
      The International School on Spintronics and Spin-Orbitronics
    • 発表場所
      九州大学箱崎キャンパス(福岡県、福岡市)
    • 年月日
      2016-12-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド中の NV 中心を用いた走査磁気センシングプローブの開発2016

    • 著者名/発表者名
      岩田景子
    • 学会等名
      東京大学物性研究所短期研究会 「走査トンネル顕微鏡による物性研究の現状と展望」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所(千葉県、柏市)
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Detection and Imaging of Stray Magnetic Field from Magnetic Particle with an Ensemble of Nitrogen Vacancy Center in Diamond2016

    • 著者名/発表者名
      Dwi Prananto
    • 学会等名
      東京大学物性研究所短期研究会 「走査トンネル顕微鏡による物性研究の現状と展望」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所(千葉県、柏市)
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Spin Conversion from Spin Waves into NV Centers in Diamond2016

    • 著者名/発表者名
      Toshu An
    • 学会等名
      The international workshop on Nano-Spin Conversion Science and Quantum Spin Dynamics (NSCS-QSD 2016)
    • 発表場所
      東京大学武田先端知ビル(東京都、文京区)
    • 年月日
      2016-10-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Stray Magnetic Field Detection and Imaging from Magnetic Particle with an Ensemble of Nitrogen Vacancy Center in Diamond2016

    • 著者名/発表者名
      Dwi Prananto, Daisuke Kikuchi, Norikazu Mizuchi, Toshu An
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県、新潟市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド中の窒素ー空孔複合体中心を用いたスピン計測2016

    • 著者名/発表者名
      安 東秀
    • 学会等名
      マイクロビームアナリシス第141委員会 第164回研究会
    • 発表場所
      株式会社 堀場製作所 東京オフィス(東京都千代田区)
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Observation of domain wall motion using NV-hosting nanodiamond2015

    • 著者名/発表者名
      T. An, A. Laraoui, and C. A. Meriles
    • 学会等名
      NanoMRI2015
    • 発表場所
      University of Waterloo, Waterloo, Canada
    • 年月日
      2015-07-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of NV-Center Spin Probe to Spintronics2015

    • 著者名/発表者名
      T. An, A. Laraoui, and C. A. Meriles
    • 学会等名
      New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics
    • 発表場所
      Kashiwa-no-ha Conference center, University of Tokyo (千葉県柏市)
    • 年月日
      2015-06-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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