カンチレバーを用いたナノマテリアル時代の新しい電子スピン共鳴測定法の開発

利用悬臂梁开发纳米材料时代新型电子自旋共振测量方法

• 批准号: 16654057
• 负责人: 太田 仁
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16654057/
• 关键词: カンチレバー; 電子スピン共鳴; 強磁場; 物性実験; 磁性; ナノ材料

量子コンピューター開発のためのqubitの探索・開発などを背景にカーボンナノチューブ,ナノドットなど現代は,このような物質群に代表されるナノマテリアルの研究が大変盛んとなっている。また,ナノサイズまでいかないまでも有機結晶や生体物質は,得られる試料がμgとこれまでの物理の測定の常識に比べ非常に小さく,このような微量系の電子スピン共鳴の観測は,市販のX-band(9.5GHz)ESRでは非常に困難で,新しい高感度な電子スピン共鳴の検出法が求められている。そこで,本研究のねらいは,従来のX-band ESRがもちいている空洞共振器とは全くことなる原理であるカンチレバーを用いて,特に高周波数強磁場ESRで高感度を実現するところにある。昨年度は,パルス磁場中と定常磁場中でのカンチレバーによる感度の違いを検証するため,東北大学金属材料研究所強磁場センターの定常磁場中でマイクロカンチレバーを用いたESR測定を行った.その結果,電磁波の振幅に変調を加えた場合(バイアスは直流)の方が,ブリッジ回路を交流バイアス電流で駆動した場合(電磁波に変調なし)に比べ,S/N比を大きく改善することができることが明らかとなった。本年度は,研究分担者の大道が10月に神戸大学に赴任し,引き続き神戸大学の強磁場ESRシステムを用いたCo(NH_4)_2(SO_4)_2・6H_2O(Co-Tutton塩)単結晶のパルス強磁場ESR測定装置の改良を進めた。とくに系統的にカンチレバーの磁場に対する角度を変化させる治具を作成し,信号の角度依存性測定をおこなった。その結果,この測定が試料のg値の異方性を用いて検出していることを確認し,最適な角度方向があることを明らかにした。なお,この研究に関する博士後期課程学生の木俣の日本赤外線学会研究会における発表「マイクロカンチレバーを用いた高感度テラヘルツ電子スピン共鳴のための技術開発」に対して,第2回日本赤外線学会奨励賞が授与された。

The qubit of quantum science development is the background of quantum science development, which represents the development of quantum science. Organic crystals and biological substances are obtained from samples in μg. The common sense of physical measurement is very small, and the measurement of electron resonance in trace systems is very difficult. The new method for detecting electron resonance in X-band(9.5GHz) is very difficult. In this paper, X-band ESR is used to realize high ESR sensitivity in high frequency magnetic field. The ESR measurement was carried out in the steady magnetic field and high magnetic field at the Institute of Metal Materials, Tohoku University. As a result, when the amplitude of electromagnetic wave is modulated and increased, the ratio of S/N ratio is increased. This year, the research partner took office at Kobe University in October, and introduced the improvement of ESR measurement equipment for Co(NH_4)_2(SO_4)_2·6H_2O(Co-Tutton) single crystal in high magnetic field. The angle of the magnetic field of the system is changed, and the angle dependence of the signal is determined. As a result, the anisotropy of the test sample was determined and the optimum angle direction was determined. The 2nd Japan Infrared Society Award for Technical Development of High-sensitivity Electronic Resonance was presented at the Japan Infrared Society Research Conference.

项目成果

Field-Induced Phase Transitions and Dynamics in Quantum Spin Systems

量子自旋系统中场致相变和动力学

• 发表时间: 2005
• 作者: I.Matsuda;T.Hirahara;M.Konishi;C.Liu;H.Morikawa;M.D'angelo;S.Hasegawa;松田巌(分担執筆);太田仁;H.Ohta;木俣基;太田 仁;K.Kindo
• 通讯作者: K.Kindo

カンチレバーを用いた高感度パルス強磁場ESR

使用悬臂梁的高灵敏度脉冲强磁场 ESR

• 发表时间: 2006
• 期刊: 電子スピンサイエンス vol.4(Spring Issue)
• 作者: 櫻田涼子;上林憲雄;櫻田 涼子;日本経営学会誌;M.Kimata;M.Kimata;M.Kimata;H.Ohta;太田仁
• 通讯作者: 太田仁

Highly Sensitive Detection of Pulsed Field ESR Using a Cantilever at Low Temperature

使用悬臂梁在低温下高灵敏度检测脉冲场 ESR

• 发表时间: 2006
• 期刊: AIP Conference Proceedings ; Low Temperature Physics 850
• 作者: 櫻田涼子;上林憲雄;櫻田 涼子;日本経営学会誌;M.Kimata;M.Kimata;M.Kimata;H.Ohta
• 通讯作者: H.Ohta

Recent high field ESR studies of low-dimensional quantum spin systems in Kobe

最近在神户进行的低维量子自旋系统的高场 ESR 研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: Physica B 第346-347巻
• 作者: I.Matsuda;T.Hirahara;M.Konishi;C.Liu;H.Morikawa;M.D'angelo;S.Hasegawa;松田巌(分担執筆);太田仁;H.Ohta;木俣基;太田 仁
• 通讯作者: 太田 仁

パルス強磁場ESRにおけるマイクロカンチレバーを用いた超高感度検出法の開発

脉冲强磁场ESR中微悬臂梁超灵敏检测方法的开发

• 发表时间: 2005
• 期刊: 電子スピンサイエンス 第3巻・Autumn号
• 作者: I.Matsuda;T.Hirahara;M.Konishi;C.Liu;H.Morikawa;M.D'angelo;S.Hasegawa;松田巌(分担執筆);太田仁;H.Ohta;木俣基
• 通讯作者: 木俣基