極低温走査トンネル顕微鏡を用いた物性物理学実験へのスパースモデリングの適用

2015 年度 実績報告書

• 研究領域: スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成
• 研究課題/領域番号: 26120508
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉田 靖雄 東京大学, 物性研究所, 助教 (10589790)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 走査トンネル顕微鏡 / 準粒子干渉 / 圧縮センシング

研究実績の概要

本年度は、主にAg(111)表面で行った準粒子干渉実験（QPI）の結果に対して、スパースモデリングの一手法である、圧縮センシングを適応した。この解析を通して、本質的な情報を得るためにどの程度のデータ量で測定する必要があるかを明らかにし、長時間測定が必要とされているQPI測定の大幅な時間短縮を目指した。具体的には、Ag(111)表面で得られた表面定在波のSTM像の二次元フーリエ変換で得られる、表面二次元電子のバンド構造に起因する円環を研究対象とした。まず、元のSTM像の解像度を等間隔及びランダムに下げつつ、LASSOと呼ばれる手法を用いて円環を復元し、どの程度の解像度まで同様の円環が再現されるかを調べた。その結果、等間隔に解像度を下げた場合には、エイリアシングと呼ばれるartifactが現れてしまう一方で、ランダムに解像度を下げた場合には、エイリアシングはなく、１０分の1以下の解像度でも円環が再現されることを明らかにした。この結果は、少なくとも本研究で扱ったAg(111)のQPIに関しては、１０分の１以下の測定時間でも通常の測定と同様な結果が得られることを示している。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Direct visualization of surface phase of oxygen molecules physisorbed on Ag(111) surface: A two-dimensional quantum spin system (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunji Yamamoto, Yasuo Yoshida, Hiroshi Imada, Yousoo Kim, and Yukio Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review B, Rapid communications 巻: 93 ページ: 081408
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.93.081408
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin-sensitive shape asymmetry of adatoms on noncollinear magnetic substrates (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Serrate, Y. Yoshida, M. Moro-Lagares, A. Kubetzka, and R. Wiesendanger
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 93 ページ: 125424
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.93.125424
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental verification of the rotational sense and type of chiral spin spiral structure by spin-polarized scanning tunneling microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Haze, Yasuo Yoshida, Yukio Hasegawa
  • 雑誌名: Arxiv 巻: 1604.01123 ページ: 1-5
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electronic and magnetic effects of a stacking fault in cobalt nanoscale islands on the Ag(111) surface (2015)
  • 著者名/発表者名: Keiji Doi, Emi Minamitani, Shunji Yamamoto, Ryuichi Arafune, Yasuo Yoshida, Satoshi Watanabe, and Yukio Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 ページ: 064421
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.064421
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] バルクCr探針を用いたW(110)上のMn薄膜のスピン偏極STM/STS 観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 土師将裕, 吉田靖雄, 長谷川幸雄
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 36 ページ: 403-407
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 面内強磁場印加型の超低温 STM の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 蛯沢貴，土師将裕，吉田靖雄，河江達也，長谷川幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会第 71 回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] スピン偏極 STM を用いた W(110)上の Mn 薄膜のらせん磁気構造のカイラリティの評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土師将裕，吉田靖雄，長谷川幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会第71 回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] Ag(111)表面に物理吸着した酸素分子の構造と電子状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本駿玄, 今田裕, 吉田靖雄, 金有洙, 長谷川幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会第71 回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] Visualization of Ce atoms and surface-induced magnetism in CeCoIn5 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Yoshida, Howon Kim,Chi-Cheng Lee, Hsin Lin, Yoshinori Haga, Naoyuki Tateiwa, Zachary Fisk, Yukio Hasegawa
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2016
  • 発表場所: Baltimore convention center (USA)
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-18
  • 国際学会
• [学会発表] Chirality evaluation of spin spiral in Mn thin film on W(110) (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Haze, Yasuo Yoshida, Yukio Hasegawa
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2016
  • 発表場所: Baltimore convention center (USA)
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-18
  • 国際学会
• [学会発表] Direct Visualization of Surface Phase of Oxygen Molecules Physisorbed on Ag(111) surface: A Two-dimensional Quantum Spin System (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto, Y. Yoshida, H. Imada, Y. Kim, Y. Hasegawa
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2016
  • 発表場所: Baltimore convention center (USA)
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-18
• [学会発表] スパースモデリングを用いた走査トンネル分光測定の高速化・高精度化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中西（大野）義典，土師将裕，吉田靖雄，福島孝治，長谷川幸雄，岡田真人
  • 学会等名: 新学術領域研究「疎性モデリング」2015年度公開シンポジウム
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-03-07 – 2016-03-08
• [学会発表] Compressed sensing for e ffi cient measurements of quasiparticle interference using scanning tunneling microscopy / spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Haze, Yoshinori Nakanishi-Ohno, Yasuo Yoshida, Koji Hukushima, Masato Okada and Yukio Hasegawa
  • 学会等名: International Meeting on High-Dimensional Data Driven Science (HD3-2015)
  • 発表場所: メルパルク京都（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-12-14 – 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] スピン偏極 STM を用いた W(110)上の二層 Mn 薄膜のらせん磁気構造のカイラリティの評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 土師将裕，吉田靖雄，長谷川幸雄
  • 学会等名: 表面科学会第35回学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-03
• [学会発表] スパースモデリングを用いた走査トンネル分光測定の高速・高精度化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 土師将裕，中西（大野）義典，吉田靖雄，福島孝治，岡田真人，長谷川幸雄
  • 学会等名: 表面科学会第35回学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-03
• [学会発表] Ag(111)表面に物理吸着した酸素分子の構造と電子状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本駿玄, 今田裕, 吉田靖雄, 金有洙, 長谷川幸雄
  • 学会等名: 表面科学会第35回学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-03
• [学会発表] Real space observation of surface-induced d-orbital ordering in heavy fermion superconductor CeCoIn5 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田靖雄
  • 学会等名: 表面界面スペクトロスコピー2015
  • 発表場所: 国立女性教育会館（埼玉県比企郡嵐山町）
  • 年月日: 2015-11-26 – 2015-11-27
• [学会発表] CeB 6 の劈開表面における低温 STM/STS 観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 土師将裕，吉田靖雄，伊賀文俊，鈴木博之，長谷川幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] 統計的手法を用いた STS 測定の高速化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中西（大野）義典，土師将裕，吉田靖雄，福島孝治，長谷川幸雄，岡田真人
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] スピン偏極 STM を用いた W(110)上の二層 Mn 薄膜のらせん磁気構造のカイラリティの評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 土師将裕，吉田靖雄，長谷川幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] 重い電子系超伝導体CeCoIn5劈開表面における超伝導および磁性の可視化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田靖雄, Howon Kim, Chi-Cheng Lee, Hsin Lin, 芳賀芳範, 立岩尚之, Zachary Fisk, 長谷川幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] Ag(111)表面に物理吸着した酸素分子の構造と電子状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本駿玄,今田裕, 吉田靖雄, 金有洙, 長谷川幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] Direct visualization of solid phase of oxygen molecules physisorbed on the Ag(111) surface (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto, H. Imada, Y. Yoshida, Y. Kim, Y. Hasegawa
  • 学会等名: International Workshop on Molecular Architectonics 2016
  • 発表場所: 知床グランドホテル北こぶし（北海道斜里郡斜里町）
  • 年月日: 2015-08-03 – 2015-08-05
• [学会発表] 積層欠陥がCoナノアイランドの磁気異方性と電子状態に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田靖雄、南谷英美、土居啓司、山本駿玄、荒船竜一、渡邊聡、長谷川幸雄
  • 学会等名: 物性研究所短期研究会「反応と輸送」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（千葉県柏市）
  • 年月日: 2015-06-24 – 2015-06-26
• [学会発表] "Real-space observations of superconducting and magnetic properties of the heavy fermion superconductor CeCoIn5" (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Yoshida
  • 学会等名: Spins at surfaces
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（千葉県柏市）
  • 年月日: 2015-06-06 – 2015-06-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考]
  • URL: http://hasegawa.issp.u-tokyo.ac.jp/hasegawa/Welcome/entori/2016/2/17_shan_ben_junno_wu_li_xi_zhe_suan_su_fen_zide_liang_zisupin_xiwo_zuoru_mengheno_di_yi_butonaru_lun_wenga_chu_bansaremashita.html
• [備考]
  • URL: http://hasegawa.issp.u-tokyo.ac.jp/hasegawa/Welcome/entori/2015/8/25_tu_jukunnosupin_pian_jiSTMno_shi_yan_jie_guogaPRBni_chu_bansaremashita.html
• [備考]
  • URL: http://hasegawa.issp.u-tokyo.ac.jp/hasegawa/Welcome/entori/2015/8/14_zhang_gu_chuan_yan_chunosupin_pian_jiSTMno_lun_wenga_chu_bansaremashita.html