| 研究課題/領域番号 |
26287066
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| 研究機関 | 埼玉工業大学 |
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研究代表者 |
内田 正哉 埼玉工業大学, 付置研究所, 教授 (80462662)
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| 研究分担者 |
齋藤 晃 名古屋大学, 学内共同利用施設等, 教授 (50292280)
下条 雅幸 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (00242313)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 粒子線 / 量子ビーム / 電子ビーム / 波動関数 / 位相 / スピン / ベッセルビーム / 特異点 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、軌道角運動量をもつ電子ビームの研究を発展させ、新しい伝播モードをもつ電子ビームの生成を、電子ビームの波動関数（位相およびスピン）を操作することにより行なうことを目的に研究を遂行している。平成27年度の主な成果は、以下の通りである。
１．作製した円環スリットを電子顕微鏡に搭載し、電子ベッセルビームの生成に成功した。伝播の様子等を調べ、円環スリットを用いて生成した電子ベッセルビームが非回折性、自己修復性を有することを世界で初めて明らかにした。これらの成果は国際誌論文として纏められた。
２．特異点（軌道角運動量）を有する電子ベッセルビームを作製するため、当初の計画にはなかった多角形スリットを考案した。多角形スリットのシミュレーションを行ない、実験でもその生成を確認した。多角形スリットによるベッセルビームの生成は、我々の知る限り光学分野でも報告のない初めてことである。
３．モノポール型磁場により電子ビームの位相を制御するため、今年度から研究分担者となった芝浦工業大学の下条教授に依頼し、FIB-CVD法によるナノサイズのFe磁性体の作製を行った。作製した試料に対し、ホログラフィー電子顕微鏡による実験を行い、磁場による位相制御実現に向けた基礎的な知見が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度、主に3つの課題に取り組んだ。そのうち、１）の電子ベッセルビームのシミュレーションについては目標より早く通り達成することができ、論文発表にもなった。２）多角形スリットを用いて特異点（軌道角運動量）を有する電子ベッセルビームに成功した。一部の成果は、すでに国内外の学会で発表を行い、原著論文として纏め段階にある。３）モノポール型磁場については、試料作製を繰り返す必要があるが、位相制御に向けた基礎的な知見が得られた。一方、特異点をもつ電磁場分布については構想設計およびシミュレーションの試行錯誤の段階にある。以上のとおり、目標以上の達成をできた課題がある一方で、遅れが認められる課題もあるが、全体計画の想定内であり、「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、円環スリットを用いて生成する電子ベッセルビームあるいは多角形スリットを用いて生成する特異点（軌道角運動量）を有する電子ベッセルの伝播特性、物質との相互作用について重点的に調べる。これと同時に、イメージングや結晶構造解析、分光測定、電子ピンセットなどでの応用も目指す。さらに、作製した光学素子に対し名古屋大学の有するスピン偏極電子顕微鏡への搭載も行う。また、特異点をもつ電磁場分布生成手段の開発を目指し着手している、サブミクロンサイズの電磁コイル、新型多極子レンズの開発を加速させる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
未使用額が生じた理由は、シミュレーション分析の結果が測定可能期待値を下回ったため、装置設計及び計画を変更し、これに伴う予算執行計画を変更したことによるものである。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度の請求額と合わせての執行計画は以下のとおりである。
装置設計及び計画変更後の実験のための器材の購入を予定している。また、国内研究会、国際会議での発表のための旅費での使用を予定している。
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