Innovative study of the spintronics using the angular momentum of nuclear spins

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R4年度はR3年度にPhysical Review Bに出版した回転によるNQRスペクトルの分裂という内容をさらに発展させ、NMRにおいてコイル回転法を応用し、磁場と回転方向の角度依存性を測定したところ、バーネット効果とベリー位相が競合した新規な量子状態に対応するスペクトルの分裂を発見した。スピン1/2は回転運動とカップルする事で新たに擬スピン1/2に相当する自由度を生成することが分かった。また、この二つのスピン間で量子演算が可能であることを理論的に示した。この内容をまとめた論文はほぼ完成しており、現在投稿準備中である。磁性流体のバーネット効果において、試料の回転数よりも粒子の回転数の方が倍以上大きくなっていることが明らかとなった。この効果をNMRにおいて測定する予定であったが、NMR信号は確認できなかった。磁性流体に使用されている粒子径はナノサイズであるため表面の割合が多くスペクトルがブロードニングしているためと思われる。昨年度の予算で購入した600nmCWレーザーを用いて、核スピンからのスピン流生成の実証実験に取り組んだ。その前段階として、まずは試料にレーザーを照射しペンタセンを光学励起三重項状態にした状態からの緩和過程でスピン流が生成するかを確認したが現状スピン流を確認するには至らなかった。スピン流を検出するには白金薄膜を試料に貼り付ける必要があるが、ペンタセンをドープした単結晶試料が脆く、研磨がうまくできていない事が考えられる。核アインシュタイン・ドハース効果の実証に向けてさらなる除振性能向上を試みた。現状では、環境振動由来の振動ノイズは最も良い条件で一時的に10の-3乗°程度まで押さえられているが、現状ではこの状態を恒常的に作りだすことが難しい。