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超伝導材料・素子に関するサイレントキーワード表面・界面物性が含まれる科研費採択研究3件

超伝導材料・素子に関するサイレントキーワード表面・界面物性が含まれる科研費採択研究 3件

超高真空SQUIDによる表面超構造超伝導のマイスナー効果の検出

【研究分野】薄膜・表面界面物性

【研究領域課題番号】16H02108 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

原子層超伝導 / マイスナー効果 / SQUID / その場測定 / 超高真空 / 表面・界面物性 / 超伝導材料・素子 / 物性実験 / 単原子層超伝導 / 表面超構造超伝導

【研究成果の概要】

超伝導の実験的定義には電気抵抗ゼロとマイスナー効果の両方が必要である。本研究において、単原子層レベルの超薄膜で超伝導を示す系をいくつか発見したが、それらはすべてゼロ抵抗の検出だけに依っていた。そのため、当研究室で独自開発した超高真空中における「縦磁場型超高真空サブケルビン・マイクロ４端子プローブ装置」を改造して、SQUIDシステムを組み込み、マイスナー効果を検出できるようにした。現在は単原子層のマイスナー効果を検出する感度までには至っていないが、いくつかの原子層超伝導系を発見し、それらが、BCS理論では説明できない非従来型超伝導である可能性も実験的に示すことができた。

【研究の社会的意義】

今まで超伝導は３次元バルク結晶で盛んに研究されてきたが、最近になって、結晶表面の１，２原子だけが示す超伝導「表面超構造超伝導」または「原子層超伝導」が発見され、注目を浴びている。それは空間反転対称性の破れに起因する特異な超伝導物性が期待できるので学術的興味だけでなく超伝導スピントロニクスなどのデバイス応用分野からも関心を集めている。本研究の成果は、原子層超伝導物質系の多様性を拡げ、この分野の出発点となる重要なものである。その意味で学術フロンティアを拡げるという大きな意義があるのは明らかであるし、超伝導原子層が超省エネデバイス等に利用される基礎研究としても社会的意義が大きい。

【研究代表者】

長谷川修司東京大学大学院理学系研究科(理学部) 教授 (Kakenデータベース)

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】43,940千円 (直接経費: 33,800千円、間接経費: 10,140千円)

【研究協力者】
秋山了太	東京大学	大学院理学系研究科	助教
高山あかり	早稲田大学	理工学術院先進理工学部	専任講師
保原麗	東京大学	大学院理学系研究科	研究員
高橋隆	東北大学	大学院理学研究科	教授
菅原克明	東北大学	大学院理学研究科	准教授
長谷川幸雄	東京大学	物性研究所	教授
Saranin Alexander A.	Institute of Automation and Control	Russian Academy of Science
Andrey V. Zotov	Institute of Automation and Control	Russian Academy of Science
Matetskiy Andrey V.	Institute of Automation and Control	Russian Academy of Science
一ノ倉聖	東京工業大学	理学院	助教
中村友謙	物質・材料研究機構	研究員
遠藤由大	東京大学	大学院理学系研究科
遠山晴子	東京大学	大学院理学系研究科
HUANG Hongrui	東京大学	大学院理学系研究科
渡邉和己	東京大学	大学院理学系研究科
中西亮介	東京大学	大学院理学系研究科
兵頭俊夫	高エネルギー加速器研究機構	ダイヤモンドフェロー
望月出海	高エネルギー加速器研究機構	物質構造科学研究所	助教
深谷有喜	日本原子力研究開発機構	先端基礎研究センター	研究主幹

光制御可能な超伝導ナノ微粒子の創製
【研究分野】有機・ハイブリッド材料
【研究領域課題番号】16H04195 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

フォトクロミック材料 / 光制御 / 界面 / 磁性 / 超伝導 / フォトクロミズム / 界面物性 / 薄膜 / 微粒子 / 表面・界面物性 / 超伝導材料・素子 / 光スイッチ
【研究成果の概要】

磁性、超伝導等の物理化学的物性は、物質の界面での外場により制御できる可能性がある。研究代表者は、それまでに、可逆な光異性化を示すフォトクロミック化合物を磁性材料の界面に効果的に修飾することで、可逆な磁性の光制御を達成してきた。本研究では、この考え方を拡張し、より大きな変化の期待できるスピロピラン化合物を設計、合成し、FePtナノ粒子界面に修飾することで、室温強磁性をとても大きく可逆に制御することに成功した。さらに、アゾベンゼン化合物をスピンエレクトロニクス素子界面に修飾した新しい化合物を創製し、紫外光、可視光照射によって可逆にそのスピン軌道相互作用を制御することにも成功した。
【研究の社会的意義】

現在利用されている磁性材料、超伝導材料等の物性を光で制御できることは、光エネルギーの有効利用、光の有効な特性を利用した新しい機能材料の開発という点で有意義である。特に、スピンに関連する物性を可逆に光で制御できる材料は、学術的にも世界的に盛んに研究開発されており、社会的にもその開発が待たれている。例えば、本研究で示した、室温強磁性における磁性の可逆な光制御は、「室温」で実現したという点で、学術的観点はもちろん、実用材料への展開まで期待される。一方、化学的手法によるスピン軌道相互作用の光制御は、これまでに報告例がなく、スピントロニクス分野にとって学術的意義が大きい。
【研究代表者】

栄長泰明慶應義塾大学理工学部(矢上) 教授 (Kakenデータベース)
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【配分額】16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)

電気化学的界面の超強電界を用いた電子物性制御

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】21224009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

低温物性 / 超伝導材料・素子 / 表面・界面物性 / 電界効果トランジスタ / 自己組織化 / 電気二重層 / キャパシタ / 金属薄膜 / 半導体 / 層状物質 / イオン液体 / 超伝導

【研究成果の概要】

電気化学的界面に発生する強電界を用いたトランジスタ（電気二重層トランジスタ）について、従来のバルクおよび薄膜材料を用いた方法に加え電子ビーム装置によるナノデバイス作製技術を完成させることによって、半導体、絶縁体、金属、トポロジカル絶縁体、モット絶縁体といった多様な物質に展開した。その結果、超伝導、強磁性、モット転移といったさまざまな電子相の電界制御に成功した。それら電界によって誘起された電子相の多くは化学ドーピングでは実現できないものである。さらには、強電界によるスピン制御や固液界面の柔軟性を生かしたデバイスの実現など、広範な物質科学研究へと展開できることが明らかとなった。

【研究代表者】

岩佐義宏東京大学工学(系)研究科(研究院) 教授 (Kakenデータベース)

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2009-05-11 - 2014-03-31

【配分額】219,050千円 (直接経費: 168,500千円、間接経費: 50,550千円)

【研究分担者】
野島勉	東北大学	金属材料研究所	准教授	(Kakenデータベース)

【研究連携者】
竹延大志	早稲田大学	先端理工学研究科	教授	(Kakenデータベース)
下谷秀和	東北大学	理学研究科	准教授	(Kakenデータベース)
笠原裕一	東京大学	工学系研究科	助教	(Kakenデータベース)
上野和紀	東京大学	総合文化研究科	准教授	(Kakenデータベース)
竹谷純一	東京大学	新領域創成科学研究科	教授	(Kakenデータベース)