Development of highly sensitive thermal microscopy under high field

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18690
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Shimozawa Masaaki 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (40736162)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 走査型熱顕微鏡 / 局所熱測定

Outline of Final Research Achievements

In this work, we fabricated a high-precision small thermometer using NbTi wire, which is utilized under high-field superconducting magnets. This thermometer measures temperature by evaluating the changes in the critical current and can achieve a precision of below 10-5 K in zero magnetic field. We used a conventional piezo system to scan the sample surface with the thermometer. Unfortunately, the thermometer's durability was low, and during the scan, repeated contact with the sample caused the change in the temperature calibration values. In the future, we will consider improving the thermometer's strength or fixing the thermometer and moving the heat source as potential solutions.

Free Research Field

低温物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、高磁場でも動作可能な超高感度の走査型熱顕微鏡を開発するという初の試みである。当初の計画通り、小型温度センサーはNbTiを含む超伝導接合によって成功した。しかし、センサーの機械的強度が不足しており、走査中に試料と接触すると状態が変化し、再現性に問題が生じた。さらなる改善が必要であるが、今後の研究指針を示す重要な成果を得ることができたと考えている。
本研究で用いたセンサー作製には、微細加工装置などの大型装置を利用する必要がなく、手作りで作製できるという特徴がある。これは、高額化する現代のモノづくりに一石を投じる意義もあると考えている。