研究課題
本年度は、走査型SQUID顕微鏡と走査型トンネル顕微鏡（STM）を組み合わせたSQUID・STM複合型磁気顕微鏡システムの開発に取り組んだ。このシステムは、従来の走査型SQUID顕微鏡と同等の磁気感度を有するにも関わらず、空間分解能は２桁ほど良い特長を持つ。本システムを構築する上で、主に（１）高磁気感度のSQUID素子、（２）超精密な走査システム、（３）STMのヘッドおよび（４）軟磁性体の針を用意する必要がある。（１）に関しては、今年度から金沢工業大学との共同研究を開始しており、来年度までにSQUID素子の開発を完了させる予定である。（２）に関しては、位置精度・ノイズレベルの問題から、従来のSQUID顕微鏡の走査システムを流用することはできないので、新たに用意する必要がある。こちらに関しては今年度中に準備が完了している。（３）と（４）については、来年度から開始する予定である。これら４つの部品が揃い次第、SQUID・STM複合型顕微鏡システムの構築を進める予定である。上記の研究以外にも、κ-H3(Cat-EDT-TTF)2がどのようなメカニズムで量子スピン液体状態を実現しているのかを解明するために、元素置換系であるκ-H3(Cat-EDT-d4-TTF)2とκ-H3(Cat-EDSe-TTF)2、κ-H3(Cat-EDT-ST)2の磁気トルク測定を行った。これらの磁気トルク測定は２年前に行なっていたが、カンチレバーなどのバックグランドの影響が大きく、試料の磁気信号を正確に評価できていなかった。今回はバックグランドの影響を取り除くことで、試料本質の磁気トルク信号を抽出することに成功した。この内容は、物理学会で発表している。
2: おおむね順調に進展している
上記（研究実績の概要）で報告した通り、SQUID・STM複合型顕微鏡の構築に取り組んでいる。このシステムは主に４つのパーツから構成されており、それぞれのパーツの作成は着実に進んでいる。来年度中には、システム全体の完成を目指す。これまでに極低温SQUID・STM複合型顕微鏡の前例はないので、その開発には困難を伴うことを踏まえると、現在のところ研究進捗状況には問題ないと考えられる。
今後は、SQUID・STM複合型磁気顕微鏡システムの開発を完了し、テスト試料を用いてその性能を確認する。さらに可能であれば、ワイル磁性体やスキルミオン物質、強磁性超伝導などの研究に適用できればと考えている。
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Phys. Rev. Lett.
巻: 121 ページ: 097203
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.097203
巻: 120 ページ: 217205
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.217205
巻: 120 ページ: 177201
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.177201
