2023 Fiscal Year Annual Research Report
スピントロニクスを利用した革新的核磁気共鳴法の開拓
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22K18686
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉川 貴史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60828846)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 核スピン / 核スピントロニクス / 核磁気共鳴 / スピン流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、核スピンの持つ高コヒーレンス性に基づく核磁気共鳴（NMR）と高い操作性・汎用性をもつスピントロニクス技術とを融合させた新しい分光学の開拓に取り組む。本研究を通じて、電気的に核スピン励起を変調・検出する新しい科学技術の創出を目指す。
本年度の研究では、大きな核スピン（I = 5/2）を含む55Mn核から構成されたMn金属化合物のマイクロバーを作製し、それに高周波電流を印加し、その電圧応答を測定する実験を軸に研究を進めた。反転対称性が破れた金属の場合、電流印加に伴い非平衡スピン分極が生じ、これが磁化にトルクを与える現象が知られている。ここで入力電流の周波数を55Mn核のNMR周波数帯に合わせると、磁気トルクがNMR周波数で振動し、最終的には核スピンへとその振動トルクが移行されると期待される。このアイデアをもとに、55Mnを含む反転対称性の破れた金属薄膜マイクロバーにNMRを満たす周波数の高周波電流を印加した所、NMR周波数を満たす条件において有意な電気信号が見出された。また、その信号強度は、おおよそ温度の逆数に比例して低温で発達することが確認され、これは核スピン分極率の温度依存性と良く整合している。共同研究を通じて、この信号の起源を説明するモデル構築にも着手し、信号の磁場・温度依存性の再現に成功した。今後は、この現象の逆過程等への展開も期待でき、最終年度に新たな研究指針を生み出すことができたことは意義深いと言える。
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