極小磁気テクスチャの動的計測のための反射型コヒーレント回折イメージング法の開発

近年、磁気スキルミオンや磁気カイラルソリトンといった幾何学的な特徴（トポロジー）を有する磁気テクスチャが盛んに研究されている。これまでに研究代表者らは、磁気テクスチャの磁性を担う3d・4f電子状態を直接観測可能な軟X線を利用した共鳴X線散乱法と光のコヒーレンスを利用したコヒーレント回折イメージング法を組み合わせた磁気イメージング手法を確立し、磁気テクスチャの実空間・動的計測を実現させてきた。しかしながら、トポロジー起源の巨大な物性応答や次世代スピントロニクスでの利用などの観点より、より小さな磁気テクスチャの物質開発が進んできている。そこで本研究課題では、これまでの手法を極小磁気テクスチャの観測が可能となる反射配置での高角散乱を利用した磁気イメージングへと昇華させ、極小磁気テクスチャの実環境下動的(オペランド)計測の実現に挑戦する。初年度は、共鳴X線散乱による3d・4f電子状態の周期構造の観測のために開発してきた真空中2軸X線回折計を、エンコーダー付ピエゾステージを組み合わせ、nm精度で制御可能な反射型コヒーレント回折イメージング(CDI)用2軸回折計へと改造するとともに、入射X線からコヒーレント光を切り出すための新たな照明光学系の構築を行った。さらに、試料位置の温度ドリフトや振動の問題を可能な限り軽減するための超小型Heフロー型冷凍機の開発も進めた。また、反射配置でのCDI法による磁気テクスチャの三次元イメージングに向けた磁気テクスチャの実空間像の三次元再生法の開発に向けた解析環境整備も進めた。

近年、磁気スキルミオンや磁気カイラルソリトンといった幾何学的な特徴（トポロジー）を有する磁気テクスチャが盛んに研究されている。これまでに研究代表者らは、磁気テクスチャの磁性を担う3d・4f電子状態を直接観測可能な軟X線を利用した共鳴X線散乱法と光のコヒーレンスを利用したコヒーレント回折イメージング法を組み合わせた磁気イメージング手法を確立し、磁気テクスチャの実空間・動的計測を実現させてきた。しかしながら、トポロジー起源の巨大な物性応答や次世代スピントロニクスでの利用などの観点より、より小さな磁気テクスチャの物質開発が進んできている。そこで本研究課題では、これまでの手法を極小磁気テクスチャの観測が可能となる反射配置での高角散乱を利用した磁気イメージングへと昇華させ、極小磁気テクスチャの実環境下動的(オペランド)計測の実現に挑戦する。初年度は、共鳴X線散乱による3d・4f電子状態の周期構造の観測のために開発してきた真空中2軸X線回折計を、エンコーダー付ピエゾステージを組み合わせ、nm精度で制御可能な反射型コヒーレント回折イメージング(CDI)用2軸回折計へと改造するとともに、入射X線からコヒーレント光を切り出すための新たな照明光学系の構築を行った。さらに、試料位置の温度ドリフトや振動の問題を可能な限り軽減するための超小型Heフロー型冷凍機の開発も進めた。また、反射配置でのCDI法による磁気テクスチャの三次元イメージングに向けた磁気テクスチャの実空間像の三次元再生法の開発に向けた解析環境整備も進めた。