量子センサを用いたメゾスコピック磁性の研究

利用量子传感器研究介观磁学

基本信息

批准号：
22KJ1059
负责人：
塚本萌太
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題は、メゾスコピック領域の現象である磁区や磁気渦に対して、ダイヤモンド量子センサによる局所磁場の精密観測を通じて、量子効果や多体効果とその空間的揺らぎを定量的に議論し、その構造を明らかにすることである。本計画の第一目標である磁気光学カー効果との同時測定技術の開発は、前年度後半から着手し始めた。その際に、光学収差による影響を大きく受けることが判明した。このため、本年度前半においては光学収差の影響を理論と実験の双方において評価し、その影響を抑制した測定系の構築を行った。この結果については、学会発表を行ったうえで、論文を執筆中である。おなじく第一目標の、機械学習による測定確度向上については、ナノダイヤモンドにおける測定に適用した。従来手法と比較して最大で50倍の確度の向上を達成し、物性測定に実用できることを明らかにした。また、異なる磁場間でのスペクトルの類似度の評価により、ナノダイヤモンド量子センサの適用限界も判明した。本成果は学会発表の上、筆頭著者として論文を出版し、プレスリリースを発行した。本年度後半には、磁気光学カー効果との同時測定技術の開発に成功した。同測定系を用いて、強磁性体の磁壁クリープ中の磁場分布の様子を動画的に取得することに成功した。本結果は学会発表を行い、現在は論文執筆に向けての解析を行っている。また、第二目標の1つである、低磁場での測定確度向上についての実験も行った。測定確度を悪化させる要素と悪化させない要素の違いを明らかにした。本結果は学会発表のうえ、論文を投稿中である。さらに、二次元物質h-BN中の量子センサについての研究も開始した。ダイヤモンド中の量子センサと比べた利点はいくつか存在するが、センサの生成位置制御とその把握における利点をさらに強化できる使用法について提案して実験した。本成果は論文として投稿中である。

本研究的目的是通过使用金刚石量子传感器对局部磁场进行精确观测，定量讨论量子效应、多体效应及其与介观区域现象磁畴和磁涡旋的空间涨落。目的是澄清。该项目的首要目标是开发磁光克尔效应同步测量技术，该技术于去年下半年开始开发。此时，发现光学像差受到显着影响。因此，今年上半年，我们从理论上和实验上评估了光学像差的影响，并构建了抑制其影响的测量系统。研究结果将在学术会议上公布，目前正在撰写论文。同样，通过机器学习提高测量精度的第一个目标也应用于纳米金刚石的测量。结果表明，与传统方法相比，精度提高了多达50倍，可以在物理性能测量中投入实际应用。此外，通过评估不同磁场之间的光谱相似性，还揭示了纳米金刚石量子传感器的适用范围。该成果在学术会议上发表，并以第一作者身份发表论文，并发布新闻稿。今年下半年，我们成功开发了磁光克尔效应同步测量技术。使用相同的测量系统，我们成功获得了铁磁材料磁畴壁蠕变期间磁场分布的视频。研究结果已在一次学术会议上公布，目前正在进行分析，为撰写论文做准备。我们还进行了实验以提高低磁场中的测量精度，这是我们的次要目标之一。我们阐明了影响测量精度的因素和不影响测量精度的因素之间的区别。研究结果已在学术会议上公布，目前正在提交论文。此外，我们还开始研究二维材料h-BN的量子传感器。虽然与金刚石中的量子传感器相比有几个优点，但我们提出并试验了一种使用方法，可以进一步增强在控制传感器生产位置和理解它方面的优势。该结果目前正在以论文形式提交。