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2020 年度 実施状況報告書

ナノスピンダイナミクスを基軸とした革新的流体制御技術の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 20K20294
配分区分基金
研究機関九州大学

研究代表者

木村 崇  九州大学, 理学研究院, 教授 (80360535)

研究分担者 松井 淳  九州大学, 理学研究院, 講師 (10274424)
大西 紘平  九州大学, 理学研究院, 助教 (30722293)
鴇田 昌之  九州大学, 理学研究院, 名誉教授 (80163963)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード反磁性 / ナノ磁性体 / スピン流
研究実績の概要

本研究の目的は、高精度で形状制御されたナノ磁性体のスピンが創出する電磁場を用いて、革新的なソフトマテリアルの制御手法を開発することである。具体的には、磁性体表面上の水の濡れ性や対流などを通じて、ナノ磁性体中のスピンと流体が織りなす相互作用を定量的に明らかにし、同現象を各種液体やガス分子などの流体一般の制御技術へと高度化する。さらに、これらの系における量子力学的な相互作用をも引き出し、界面を介したスピン系と流体系の角運動量の受け渡し技術を開発する。流体とナノ磁性体との融合は、ソフトマテリアル系を活用したフレキシブル・スピントロニクスへの展開や特異な表面状態を反映した新量子物性現象など、これまで未開拓の新領域科学に切り込む格好の物質系である。加えて、スピン-動力の直接変換やマイクロ流体発電などの魅力的な工学的応用が期待できる。
四年目は、これまでに確立した微小水滴の位置制御技術を用いて、水滴蒸発過程のダイナミクスに関する詳細を調べた。さらに、微小磁性体も作成し、磁性体上で微小水滴がどのように変化するかを調べた。磁場を印加しながらの実験は、水滴の蒸発速度が速く、優位な差を検出するのが困難であったため、次年度以降、油を用いた同様の実験を行うこととなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

特別に注文した微量液滴の接触角測定装置に関する使用法も確立され、系統的な実験をスピーディーに行うことができている。水滴の蒸発時間が速いという問題点があったが、オイルを用いて解決できることが判明し、より系統的な実験が可能となった。

今後の研究の推進方策

オイルを用いた実験を実施するためのツールを導入し、水滴の蒸発時間に影響されない状況下における接触角を測定する。温度、湿度などの環境パラメータを変化させた系統的な実験を行い微細構造と接触角の相関を調べる。また、水滴の量を少し増量した状況での磁性上の水滴のダイナミクスを調べ、流体の磁気制御の可能性を探求する。

次年度使用額が生じた理由

コロナウィルスの影響により、行動活動が制限され、出張などがなくなったため。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Significant suppression of galvanomagnetic signal under dynamical spin injection in CoFeB/Pt bilayer2021

    • 著者名/発表者名
      Sora Obinata, Kohei Ohnishi and Takashi Kimura
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 118 ページ: 152401

    • DOI

      10.1063/5.0046601

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interfacial exchange coupling modulated magnetism in the insulating heterostructure of CoOx/yttrium iron garnet2021

    • 著者名/発表者名
      Po-Chun Chang, Venkata Ramana Mudinepalli, Shi-Yu Liu, Hung-Lin Lin, Chuan-Che Hsu, Yu-Tso Liao, Sora Obinata,Takashi Kimura, Ming-Yau Chern Fang-Yuh Lo and Wen-Chin Lin
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: - ページ: -

  • [学会発表] 動的スピン注入における FMR 加熱効果の影響2020

    • 著者名/発表者名
      大日方初良,公田悠樹,桝本浩克,大西紘平,木村崇
    • 学会等名
      第25回 半導体におけるスピン工学の基礎と応用 (PASPS-25)
  • [学会発表] CoFeB/Ag/Bi三層膜における磁気抵抗効果とその圧力依存性2020

    • 著者名/発表者名
      飯森陸,大日方初良,光田暁弘,木村崇
    • 学会等名
      第25回 半導体におけるスピン工学の基礎と応用 (PASPS-25)
  • [学会発表] Influence of Ferromagnetic-Layer Thickness on Dynamical Spin Injection2020

    • 著者名/発表者名
      S. Obinata, K. Miyazaki, K. Ohnishi, and T. Kimura
    • 学会等名
      65th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM2020)

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公開日: 2021-12-27  

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