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。

该研究主题是通过使用钻石量子传感器对局部磁场的精确观察并阐明其结构，以定量讨论磁域和磁性涡度的量子效应，多体效应及其空间波动，这些磁域和磁性涡流。该项目的第一个目标是与磁光kerr效应的同时测量技术的开发，始于上一年的下半年。目前，发现光学畸变受到严重影响。因此，在今年的上半年中，以理论和实验术语评估了光学畸变的影响，并构建了一个测量系统以抑制效果。关于这个结果，我目前在会议上的演讲后写论文。相同的第一个目标是通过机器学习的测量精度提高，应用于纳米座上的测量。据揭示，与常规方法相比，它达到了50倍的最高准确性，并且可以用于物理性质。此外，还通过评估不同磁场之间的频谱相似性来揭示纳米蒙德量子传感器的应用限制。提出了这一发现后，他发表了一篇论文作为主要作者，并发表了新闻稿。在今年的下半年，我们成功地开发了一种具有磁光kerr效应的同时测量技术。使用相同的测量系统，我们能够获得基于视频的磁场分布在铁磁材料的域壁爬行期间的图像。这些结果是在会议上提出的，目前正在分析撰写论文。我们还进行了一个实验，以提高低磁场的测量精度，这是我们第二个目标之一。澄清了测量准确性的因素之间的差异与未加重测量精度的因素之间的差异已阐明。这些结果目前正在会议上提出，并且正在提交论文。此外，对二维材料H-BN中量子传感器的研究也开始。尽管钻石中的量子传感器比量子传感器有几个优点，但我们提出并尝试了一种使用它的方法，该方法可以进一步增强控制传感器的生成位置及其抓握的优势。目前，这一发现正在作为论文提交。