| 研究課題/領域番号 |
18K14117
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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 |
柴田 基洋 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, 基礎科学特別研究員 (40780151)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 透過型電子顕微鏡 / 磁気ダイナミクス / 測定手法 / スピントロニクス / 電子線 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は走査透過型電子顕微鏡（STEM）において収束した電子線プローブを試料上の定点で静止し、多分割環状(SAAF)検出器を利用して電子線の強度の時間変化を検出する具体的な実現方法と、その無磁場下での測定感度について検討した。
装置に詳しい企業や研究者との議論などを行った結果、利用している電子顕微鏡については、電子線のスキャン範囲を調節するパラメータを利用して電子線プローブの動きを制御する方法が有効であることが分かった。実際に、ナノ粒子を対象としたSTEM観察を行ったところ、パラメータに比例してスキャン範囲が狭くできることが確認でき、パラメータを適切に調節することでプローブサイズに対して十分にスキャン範囲を狭くし、実効的に電子線を停止した状態で多分割環状検出器でシグナルを取得することができる見込みが立った。
また、マグネタイトナノ粒子について得られたSAAF検出器のシグナルと、球体を仮定してシミュレートした静電ポテンシャルの微分位相分布を比較して、検出感度について見積もった。見積もられた検出感度は典型的なスキルミオン物質であるFeGeにおいての面内磁化から計算される磁化を検出可能なレベルであることが確認できたため、今後はFeGeにこの観測手法を適用することで磁気ダイナミクスの検出を試みたい。
一方で、予定していた磁性体の冷却観察については冷却試料ホルダーの故障とその修理が長期間にわたったため、Feのナノ粒子やスキルミオン物質についての観察を行うことができなかった。代替として転移温度が室温以上のヘキサフェライトでの磁気ダイナミクス観察を試みたが、磁気シグナルを検出することができなかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
研究課題の基盤となる定点観測のための準備と評価に留まり、実際の物理現象への適用が行えなかった。
具体的には予定していた磁性体の冷却観察について冷却試料ホルダーの故障とその修理が長期間にわたったため、Feのナノ粒子などの観察を行うことができなかった。また、予備として用意していた転移温度が室温以上の磁性体でも観察を行うことで磁気シグナルの検出を試みたが、磁気シグナルを検出することができなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
定点での電子線偏向の検出を実際の磁気ダイナミクスに適用する。
具体的には、冷却試料ホルダーを利用してマグネタイトのナノ粒子の磁気ダイナミクスの周期の温度依存性や、定常電流を印加した状態での磁気スキルミオンなどへの適用を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
試料冷却ホルダーの故障とその修理に時間がかかり、研究計画に大幅な遅れが生じたため、予定していた電流印加実験を行うことが困難になった。さらに、研究代表者が新年度から別の所属研究機関に異動することになり、年度内に購入した場合に装置の移管などに時間や手間がかかることが想定された。そのため、電流印加実験用に購入を計画していた大型機器であるマルチメータとオシロスコープなどについては購入を見送った。また、研究計画の遅れから研究成果発表のための旅費などの支出も予想を下回った。
令和元年度においては、試料冷却ホルダーの通電実験の目途が立ったため、電流印加実験用の大型機器や実験試料の購入などに使用する。
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