| 研究課題/領域番号 |
26790047
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| 研究機関 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
佐久間 洋志 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40375522)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | プローブ顕微鏡 / 圧電素子 / スピン流 |
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| 研究実績の概要 |
スピン流は電流のようにジュール熱を発生しないため，超低消費電力のデバイスに応用できる可能性があるが，現在のところ，ごく限られた条件でしか観測されていない．本研究では，スピン流の理解を深めるために，ナノプローブを用いてナノスケールのスピン流イメージングを試みる．
これまで使用してきた計測システムでは粗動機構として，ステッピングモーターで駆動するネジ式の3次元ステージ，微動機構として圧電素子を用いていた．このような粗動機構はギアやネジの遊びをゼロにすることが原理的に不可能であり，マイクロメートルオーダーでプローブの位置制御を行うことが難しい（1マイクロメートル以下の制御は微動機構が担う）．
スピン流は発生源から1マイクロメートル程度で消失してしまうことから，マイクロメートルオーダーの位置制御が必須である．そこで本年度は少し回り道ではあるが，粗動機構を圧電素子を用いたシステムに置き換えた．圧電素子の伸びは1マイクロメートル程度であるが，圧電素子を急激に縮めると，ステージは慣性力でその位置に留まる．摩擦力による移動と慣性力による保持をうまく制御することによりミリメートルオーダーの移動が可能になる．圧電素子を用いているので，ナノメートルオーダーの微動も可能である．このシステムを導入することにより，装置構造がシンプルかつ小さくなり，磁場方向など測定の自由度も上がった．
しかしながら，粗動モードと微動モードをシームレスに連動するにはプログラム開発が必要であった．モードを変更する場合には，電圧を初期値に戻す必要があるし，また急激に移動すると滑ってしまうからである．さらに，圧電素子に加える電圧に対する移動量も荷重等の条件によって変化するため，測定する必要があった．現在，プローブ移動のプログラムはほぼ完成しており，今後速やかにスピン流の測定に移行し，巻き返しを図る．
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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
平成27年度には，スピン流の測定まで予定していた．しかしながら，本年度には測定システムの心臓部である3次元粗動／微動機構を全面的に更新した．少々回り道になるが，測定の効率と精度が向上し，最終的に研究の進みが速くなると判断したからである．この結果，当初予定のスピン流の測定までは至らなかったが，平成28年度には早急に取り組む予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度は最終年度であるので，スピン流の検出とイメージングに集中して取り組む予定である．前年度のプローブ移動機構の更新によって，測定の効率と精度，自由度が向上したので遅滞なく進むと考えられる．本年度はスピン流を検出できるかどうかが最大の課題であるが，現在までにいくつかのアイデアを挙げており，これらを順次試みることにより目的達成を目指す．続いて，スピン流のナノスケール・イメージングを予定しているが，前の検討項目が実現していれば順調に進むものと予想される．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成27年度は，スピン流の測定を中心に研究を進める予定であったが，当初の予定通り進まなかったため，主に測定用の電気・電子部品や材料，薬品等の使用が少なかった．
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成28年度は最終年度であるので，測定機材や部品・材料の調達，成果発表等に幅広く使用する予定である．
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