・従来のダイヤモンド系ナノ量子センサは感度が高い一方でセンサ間の性能のばらつきが生じやすいため、温度の「相対値」しか捉えられないという弱点があった。・本研究では、均一性の高い分子性材料のナノ量子センサを新たに開発し、細胞内のその場所が「何度か（絶対値）」を正確に測ることに成功した。・今後、細胞内部の局所的な温度などの変化を直接分析することが可能になり、生命現象や疾患のメカニズムを物理化学的なプロセスとして定量的に理解する道が拓かれる。...

千葉大学大学院工学研究院の山田豊和准教授と大阪大学の多田幸平助教らによる共同研究チームは、身近な磁性材料として古くから知られる「鉄」を、物質の最小単位である単一原子まで小さくし、スピントロニクス注1）分野で広く利用されている「MgO/Fe(001)注2）」構造において、厚さ約1ナノメートル（nm）の絶縁膜上に吸着した単一の鉄原子を極めて安定した状態で固定することに成功しました。　この単一鉄原子は離散的な量子スピン状態を有しており、量子コンピューターや量子センサーの基本単位である量子ビット注...

千葉大学大学院工学研究院の山田豊和准教授、ピーター クリューガー教授、同大大学院融合理工学府博士後期課程の石井響誠氏、およびNana K. M. Nazriq氏（研究当時）からなる研究チームは、走査トンネル顕微鏡（STM）を用いて、パソコンやスマートフォンなどで磁気情報の書き込みを実現するために欠かせないデバイス「MgO/Fe積層薄膜」の表面観察を実施しました。その結果、このMgO/Fe積層薄膜の上に、電子が持つ小さな磁石のような性質である「量子スピン」を、 孤立した1個の状態で安定的に実現できることを、世界で初めて実証しました。この成果は、孤立した量子スピンが、将来的に量子センサーや量子コン...

本研究では、原子核が持つ最小の磁石「スピン」を磁場中で回転させると、1つのスピンにもかかわらず、スピンが2つあるかのような新しい現象が現れることを核磁気共鳴法を用いた独自に開発した装置により発見しました。　磁石の最小単位は電子や原子核が持つスピンです。このスピンの中でも最も小さなスピンがスピン1/2です。スピンには上を向くか（up）、下を向くか(down)の２つの自由度しかありません。磁場中ではupスピンとdownスピンがとるエネルギーは磁気的に分裂します。分裂したupスピンとdownスピン間ではエネルギーの吸収と放出の現象が起きます。この現象を共鳴（核磁気共鳴）と呼び、共鳴...

現在の量子コンピュータが直面している誤り耐性の実現という課題を、物質中に現れるマヨラナ粒子と呼ばれる特殊な粒子を用いて解決する方法が有力視されています。しかし、この粒子は電子と違って電荷を持たないため電気的操作が難しく、決定的な制御法はまだ発見されていません。　福井大学大学院工学研究科の加藤康之准教授、東北大学大学院理学研究科の那須譲治准教授、千葉大学大学院理学研究院の佐藤正寛教授、東京大学大学院理学系研究科の大久保毅特任准教授、東京大学物性研究所の三澤貴宏特任准教授、東京大学大学院工学系研究科の求幸年教授らのグループは、スピントロニクス分野でよく用いられる温度...