Ultra-sensitive biomagnetic sensor based on spin wave quantum interference and stochastic resonance information processing

基于自旋波量子干涉和随机共振信息处理的超灵敏生物磁传感器

基本信息

  • 批准号:
    22K18804
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.08万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2022-06-30 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

(1)スピン波量子干渉素子による高感度化磁気検出スピン波干渉を用いた超高感度磁気センサを実証した。代表的なスピン波伝搬材料であるガーネット鉄酸化物Y3Fe5O12:YIGの固有雑音が、理論的見積もりから室温において10-15T/√Hz(γ, V, Mは磁気回転比,磁性体の体積,磁化)であり、SQUIDの310×10-15T/√Hzに匹敵することを明らかにした。またNiimiらのデータ(PRL,2015)を参考に、スピン波干渉素子の理論上の磁場感度はattoT(10-18 T)と見積もられた。これらの知見をもとにPLD非平衡材料合成手法により、フェリ磁性誘電体(ガーネット型鉄酸化物Ln3Fe5O12薄膜を形成し、スピン波(スピン角運動量)干渉素子を作製して磁気検出を実施した。その結果、既存の磁気センサ(ホール素子や磁気トンネル抵抗素子)と異なり、電子輸送が伴わないためジュール熱損が無く熱雑音が低減し、nTレベルの高感度スピンの検出に成功した。(”Sensitivity enhancement in magnetic sensor using CoFeB/Y3Fe5O12 resonator” Scientific Reports, 12, 11105(1-8) (2022))(2)微弱なスピン情報を常温環境で検出するため、生体システムに学んだ情報処理原理(確率共鳴原理)を取り入れた高感度検出機能を設計した。環境ゆらぎである熱雑音と同レベルの低エネルギーで確率的に動作する情報処理を行っており、 この発想による超高感度センサのデバイス設計を実施した。(Chaos Solitons & Fractals, 161, 112314(1-11) (2022))
The main results are as follows: (1) the high-sensitivity magnetic field is used in the ultra-high-sensitivity magnetic field. For example, the sound of the acid compound Y3Fe5O12:YIG, the theoretical temperature temperature, the 10-15T/

项目成果

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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Carrier injection behaviors from a band semiconductor to strongly correlated electron system in perovskite lanthanum vanadate/silicon junctions
  • DOI:
    10.1063/5.0094708
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Y. Hotta;R. Nemoto;Keisuke Muranushi;Yujun Zhang;H. Wadati;Keita Muraoka;Hiroshi Sakanaga;H. Yoshida;K. Arafune;H. Tabata
  • 通讯作者:
    Y. Hotta;R. Nemoto;Keisuke Muranushi;Yujun Zhang;H. Wadati;Keita Muraoka;Hiroshi Sakanaga;H. Yoshida;K. Arafune;H. Tabata
Flexoelectric nanodomains in rare-earth iron garnet thin films under strain gradient
  • DOI:
    10.1038/s43246-021-00199-y
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    H. Yamahara;B. Feng;M. Seki;Masaki Adachi;Md Shamim Sarker;T. Takeda;Masaki Kobayashi;R. Ishikawa;Y. Ikuhara;Yasuo Cho;H. Tabata
  • 通讯作者:
    H. Yamahara;B. Feng;M. Seki;Masaki Adachi;Md Shamim Sarker;T. Takeda;Masaki Kobayashi;R. Ishikawa;Y. Ikuhara;Yasuo Cho;H. Tabata
Boosting learning ability of overdamped bistable stochastic resonance system based physical reservoir computing model by time-delayed feedback
  • DOI:
    10.1016/j.chaos.2022.112314
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zhuozheng Shi;Zhiqiang Liao;H. Tabata
  • 通讯作者:
    Zhuozheng Shi;Zhiqiang Liao;H. Tabata
Phase transition of high-quality epitaxial spinel Fe3O4 to γ-Fe2O3 thin films for spin-wave propagation
用于自旋波传播的高质量外延尖晶石 Fe3O4 到 γ-Fe2O3 薄膜的相变
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Siyi Tang;Md Shamim Sarker;Kaijie Ma;Hiroyasu Yamahara;Munetoshi Seki;Hitoshi Tabata
  • 通讯作者:
    Hitoshi Tabata
Spin Wave Characteristics of Spin Frustrated System of Co and Si-substituted Y3Fe5O12 Thin Films
Co和Si取代Y3Fe5O12薄膜自旋受阻体系的自旋波特性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kenyu Terao;Md Shamim Sarker;Hiroyasu Yamahara;Munetoshi Seki;Hitoshi Tabata
  • 通讯作者:
    Hitoshi Tabata
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田畑 仁其他文献

Theoretical Study of Transition Metal Complexes: DFT vs. Post-Hartree-Fock Method.
过渡金属配合物的理论研究:DFT 与 Post-Hartree-Fock 方法。
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    0
  • 作者:
    肖 芝燕;松井裕章;田畑 仁;Shigeyoshi Sakaki
  • 通讯作者:
    Shigeyoshi Sakaki
表面極性の異なるZnOを用いたPNAの固体化と表面状態の解析
使用不同表面极性的ZnO固化PNA并分析表面状态
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    田畑 仁
希土類鉄ガーネット薄膜ヘテロ構造における磁気特性制御
稀土铁石榴石薄膜异质结构磁性能的控制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    山原 弘靖;三橋 啓多;村田 哲也;関 宗俊;田畑 仁
  • 通讯作者:
    田畑 仁
応力センシングのための表面プラズモン励起の歪み場制御
用于应力传感的表面等离子体激发的应变场控制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    倉永 康博;松井 裕章;池羽田 晶文;田畑 仁
  • 通讯作者:
    田畑 仁
バイオナノプロセスー溶液中でナノ構造を作るウェット・ナノテクノロジーの薦めー
Bionanoprocess - 推荐使用湿纳米技术在溶液中创建纳米结构 -
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    山下一郎;芝 清隆;河村秀樹;三浦篤志;金丸周司;鈴木治和;臼井健悟;林崎良英;岩場健治;安部 聡;上野隆史;小林未明;塚本里加子;杉本健二;柏木健司;佐野健一;梅津光央;芹澤 武;松野寿生;松浦和則;高谷 光;磯崎勝弘;芳賀祐輔;上杉 隆;中谷昭彦;直田 健;村田 智;齊藤博英;井上 丹;佐々木善浩;田 文杰;菊池純一;浦岡行治;桐村浩哉;冬木 隆;熊谷慎也;吉井重雄;寒川誠二;鈴木直毅;安立京一;李 奉局;川合知二;一木隆範;マニッシュ・ビヤニ;根本直人;松尾保孝;居城邦治;田畑 仁;松井 宏;松村幸
  • 通讯作者:
    松村幸

田畑 仁的其他文献

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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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Investigating the hybrid quantum magnonic system for next-generation quantum information processing
研究下一代量子信息处理的混合量子磁力系统
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    2023
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    $ 4.08万
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    2000
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    1997
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