ナノサイズ超伝導体中の量子渦糸と近接効果の実空間観察

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360018
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 長谷川 幸雄 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80252493)
• 連携研究者: 江口 豊明 慶應義塾大学, 大学院・理工学研究科, 特任准教授(兼務) (70308196) ; 浜田 雅之 東京大学, 物性研究所, 技術専門職員 (00396920) ; 吉田 靖雄 東京大学, 物性研究所, 助教 (10589790)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 走査トンネル顕微鏡 / 走査トンネル分光 / メゾスコピック超伝導 / 薄膜超伝導 / 量子化磁束 / 渦糸

研究概要

励起状態でプロトン移動する化合物群を対象とし、固相で強く発光する新規な有機発光材料開発に向けた研究を行い、(1)強く発光する固体発光材料の新しい設計指針として、コンホメーション固定による無輻射失活抑制が有効、(2)プロトン移動後の基底・励起状態に対する置換基の電子効果の違いに基づき、多様な発光色を示す新規な有機発光材料を開発、(3)集積構造の違いを利用し、熱や加圧などの外部刺激で発光色変換が可能な発光スイッチを開発、および(4)励起状態の安定化に基づく無色透明な白色発光材料の開発、などの成果を得た。低温磁場下で作動する超高真空走査トンネル顕微鏡を用いて、ナノサイズの鉛の超伝導体中での超伝導特性、特に磁場下で形成される渦糸(量子化磁束)の構造に関して、その実空間観察を通じて明らかにした。超伝導体のサイズ等を制御することにより、ナノサイズ超伝導体に特有の巨大渦糸構造や渦糸のクラスター状態の観察に成功し、その素性を明らかにすることができた。また、トンネル電流の注入により渦糸が励起できることも見出し、励起プロセスのメカニズムを考察した。

研究成果

• [雑誌論文] Thermally assisted penetration and exclusion of single vortex in mesoscopic superconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: Shi-Zeng Lin, Takahiro Nishio, Lev N. Bulaevskii, Matthias J. Graf, and Yukio Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review 巻: B 85 ページ: 1-7
• [雑誌論文] 放射光励起走査トンネル顕微鏡による高分解能元素分析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 江口豊明・奥田太一・木下豊彦・長谷川幸雄
  • 雑誌名: 顕微鏡 巻: vol.47 ページ: 14-17
• [雑誌論文] Observation of Vortex Clustering in Nano-Size Superconducting Pb Island Structures by Low-Temperature Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tominaga, T. Sakamoto, T. Nishio, T. An, T. Eguchi, Y. Yoshida, Y. Hasegawa
  • 雑誌名: J. Supercond. Nov. Magn
  • DOI: DOI:10.1007/s10948-012-1522-4
• [雑誌論文] 電子定在波とフリーデル振動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川幸雄, 小野雅紀, 鈴木孝将, 江口豊明
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 第67巻第01号 ページ: 6-13
• [雑誌論文] Comparison of force sensors for atomic force microscopy based on quartz tuning forks and length-extensional resonators (2011)
  • 著者名/発表者名: Franz J. Giessibl, Florian Pielmeier, Toyoaki Eguchi, Toshu An, and Yukio Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review 巻: B 84 ページ: 1-15
• [雑誌論文] Metallic Transport in a Monatomic Layer of In on a Silicon Surface (2011)
  • 著者名/発表者名: Shiro Yamazaki, Yoshikazu Hosomura, Iwao Matsuda, Rei Hobara, Toyoaki Eguchi, Yukio Hasegawa, and Shuji Hasegawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 106 ページ: 116802
• [雑誌論文] Electron compoud nature in a surface atomic layer of two-dimensional hexagonal lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: Iwao Matsuda, Fumitaka Nakamura, Keisuke Kubo, Toru Hirahara, Shiro Yamazaki, Won Hoon Choi, Han Woong Yeom, Hisashi Narita, Yuki Fukaya, Mie Hashimoto, Atsuo Kawasuso, Masanori Ono, Yukio Hasegawa, Shuji Hasegawa, and Katsuyoshi Kobayashi
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B82 ページ: 165330 1-6
• [雑誌論文] Tip-induced excitation of a single vortex in nanosize superconductors using scanning tunneling microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nishio, Shizeng Lin, Toshu An, Toyoaki Eguchi, Yukio Hasegawa
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 21 ページ: 465704 1-6
• [雑誌論文] Self-Assembly of TBrPP-Co Molecules on an Ag/Si(111) Surface Studied by Scanning Tunneling Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Qing Li, Shiro Yamazaki, Toyoaki Eguchi, Xu-Cun Ma, Jin-Feng Jia, Qi-Kum Xue and Yukio Hasegawa
  • 雑誌名: Chinese Phys. lett 巻: 27 ページ: 026801
• [雑誌論文] Ultrathin films : The thinnest superconductor(News and Views) (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukio Hasegawa
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 6 ページ: 80-81
• [雑誌論文] Local excitation of ferromagnetic resonance and its spatially-resolved detection by using an open-ended radio frequency probe (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshu An, Nobuhito Ohnishi, Toyoaki Eguchi, Yukio Hasegawa, and Pavel Kabos
  • 雑誌名: IEEE Magnetics Letters 巻: 1 ページ: 3500104(1-4)
• [雑誌論文] 放射光励起走査トンネル顕微鏡による高分解能元素分析イメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥田太一, 江口豊明, 秋山琴音, 木下豊彦, 長谷川幸雄
  • 雑誌名: 表面科学 巻: vol.31, No.9 ページ: 452
• [学会発表] Vortices in nano-size superconductors by low-temperature STM/S (2012)
  • 著者名/発表者名: Yukio Hasegawa
  • 学会等名: CECAM workshop on "Superconductivity in nanosized systems"
  • 発表場所: EPFL, Lausanne, Switzerland
  • 年月日: 20120700
• [学会発表] 走査トンネル顕微鏡によるナノサイズ超伝導体上の量子化磁束観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂本崇樹,富永貴亮,西尾隆宏,江口豊明,吉田靖雄,長谷川幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 西宮
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] 非金属試料に対する走査トンネルポテンショメトリー法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 浜田雅之、長谷川幸雄
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] Unique vortex states on nanosize superconducting islands observed by LT-STM (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, T. Tominaga, T. Nishio, T. Eguchi, Y. Yoshida, Y. Hasegawa
  • 学会等名: APs March Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20120200-0300
• [学会発表] Observation of unique vortex states by LT-STM (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, T. Tominaga, T. Nishio, T. Eguchi, Y. Yoshida, Y. Hasegawa
  • 学会等名: International Symposium on Surface Science(ISSS-6)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20111200
• [学会発表] High-resolution element specific imaging by STM assisted with synchrotron radiation soft X-rays」シンポジウムNanoscience by the fusion of light and scanning probe microscopy(光と走査プローブ顕微鏡の融合によるナノサイエンス) (2011)
  • 著者名/発表者名: 江口豊明
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] 走査トンネル顕微鏡によるナノサイズ超伝導体上の量子化磁束観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂本崇樹,富永貴亮,西尾隆宏,江口豊明,吉田靖雄,長谷川幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] Vortices in nano-size superconductors studied by low-temperature scanning tunneling microscopy/spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukio Hasegawa, Takahiro Nishio, T. Tominaga, T. An, and T. Eguchi
  • 学会等名: Stripes 11
  • 発表場所: Italy
  • 年月日: 20110700
• [学会発表] 走査トンネル顕微鏡によるナノサイズ超伝導体評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長谷川幸雄
  • 学会等名: 理化学研究所ナノサイエンス研究施設交流会
  • 発表場所: 和光
  • 年月日: 20110300
• [学会発表] 走査トンネル顕微鏡によるナノサイズ超伝導体上の量子化磁束観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂本崇樹、富永貴亮、西尾隆宏、江口豊明、吉田靖雄、長谷川幸雄
  • 学会等名: 第31回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-11-12
• [学会発表] Excitation of vrtices innanosize superconductors studied by low-temperture STM/S (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Hasegawa, T. Nishio, T. An, and T. Eguchi
  • 学会等名: 18th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: invited
  • 年月日: 20101200
• [学会発表] Nano-Scale Imaging by Scanning Tunneling Spectroscopy : Observation of Vortices in Nano-Size Superconductors and the Screened Potential (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukio Haseawa
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Nano-scale Spectroscopy and Nanotechnology
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] Excitation of vrtices in nano-size superconductors studied by low-temperature STM/S (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukio Hasegawa, Takahiro Nishio, T. An, and T. Eguchi
  • 学会等名: 15th International Conference on Solid Films and Surfaces
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] Excitation of vortices in nano-size superconductors studied by low-temperature STM/S (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukio Hasegawa
  • 学会等名: 18th International Vacuum Congress(IVC-18), International Conference on Nanoscience and Technology(ICN+T 2010), 14th International Conference on Surfaces Science(ICSS-14), Vacuum and Surface Sciences Conference of Asia and Australia(VASSCAA-5)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20100800
• [学会発表] Spatial mapping of screened potential and superconductivity by low-temperature scanning tunneling microscopy/spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukio Hasegawa
  • 学会等名: IBM-NIMS symposium on "Characterization and manipulation at the atomic scale"
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 20100600
• [学会発表] The screened potential and the Friedel oscillation observed by STM/S (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukio Hasegawa
  • 学会等名: International Workshop "In situ characterization of near-surface processes"
  • 発表場所: Eisenerz, Austria
  • 年月日: 20100500-0600
• [備考]
  • URL: http://hasegawa.issp.u-tokyo.ac.jp/