JST CREST 革新的計測解析領域　2024年度採択研究プロジェクト

材料デジタルツインで加速する磁性デバイス開発

Magnetic Materials research accelerated by Digital Twin (MMDT)

JST CREST PROJECT

材料デジタルツインで加速する磁性デバイス開発

先端計測とモデリングを融合し、磁性デバイス材料の設計・開発を加速します。

01

概要

高度情報化社会の進展に伴う消費電力の増大が社会課題となっています。揮発性の電荷ではなく不揮発性の磁気モーメントを情報媒体として使った磁性デバイス材料が省エネデバイスとして注目されています。最先端の磁性デバイスでは微細化や高速化が進み、新しい材料開発の障壁になっています。本研究では、磁性デバイスのスピン構造を放射光やレーザーを使った先端顕微計測により可視化し、シミュレーションで再構成するデジタルツイン構築を目指します。材料のデジタルツインにより材料特性を創発する起源を解明し、革新的な磁性デバイスの開発を加速させます。

02

デジタルツインとは

デジタルツイン（Digital Twin）とは、物理的な対象物やシステム、プロセスの仮想的なモデルをコンピュータ上でデジタルに再現するものです。デジタルツインは、センサーや計測装置から得られたデータを使って、実際の物体やシステムの動作や状態を反映し、分析・予測を行うために利用されます。製造業や医療、自動車の自動運転、物流の効率化など、多岐にわたる分野での応用が進んでいます。デジタルツインの構築には、データの正確なセンシング、リアルタイム性、モデリングが重要になります。

03

プロジェクト内容

本プロジェクトでは磁性デバイス材料のデジタルツインによって材料設計・開発を加速させるスキームの構築を目指します。その実現のため、先端的計測装置開発とデータ駆動・物理ベースのハイブリッドモデリングを両輪とした革新的計測・解析システムの実現を推進します。

PROJECT TEAM

プロジェクトメンバー

PROJECT OUTPUTS

成果一覧

2026年3月31日時点の成果です。

論文 16件＋投稿中1件発表 30件書籍・総説・その他 2件

論文 17件

2025年度 13件

  1. Magnetoferroelectric phase transition induced by latent spin-lattice coupling in the geometrically frustrated magnet CuFe0.95Al0.05O2

    H. Tamatsukuri, T. Uchihara, S. Mitsuda, Y. Ishii, H. Nakao, K. Takehana, Y. Imanaka

    Physical Review B · 2025/04/01

    DOI: 10.1103/PhysRevB.111.134403

  2. Altermagnetism in Epitaxial NiCo2O4 Thin Films via Higher-Order Magnetic Anisotropy

    Hiroki Koizumi, Yuichi Yamasaki

    Journal of Physics D: Applied Physics · 2025/06/17

    DOI: 10.1088/1361-6463/addfe2

  3. Sum rules for x-ray circular and linear dichroism based on complete magnetic multipole basis

    Y. Yamasaki, Y. Ishii, N. Sasabe

    Science and Technology of Advanced Materials · 2025/06/30

    DOI: 10.1080/14686996.2025.2513217

  4. A rutile-based homologous series Na(PtO2)2n+1 discovered by computationally assisted high-pressure synthesis

    Y. Kobayashi, H. Takahashi, S. Kitou, A. Nakano, H. Sagayama, Y. Yamasaki, S. Ishiwata

    Inorganic Chemistry · 2025/08/09

    DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5c02074

  5. Structural and electronic properties of transferred graphene on yttrium iron garnet (111)

    Thang Dinh Phan, Shunsuke Tsuda, Riku Goto, Naoka Nagamura, Ovidiu Cretu, Koji Kimoto, Koichiro Yaji

    Journal of Applied Physics · 2025/08/11

    DOI: 10.1063/5.0283562

  6. High-Throughput Mapping of Magnetic Properties via the on-the-fly XMCD spectroscopy in a Combinatorial Fe-Co-Ni Film

    Y. Yamasaki, N. Sasabe, Y. Ishii, Y. Sekiguchi, A. Sumiyoshiya, Y. Tanimoto, Y. Kotani, T. Nakamura, H. Nomura

    Science and Technology of Advanced Materials (STAM) Method · 2025/09/05

    DOI: 10.1080/27660400.2025.2544528

  7. Development of soft X-ray microscope with a four-pole magnet

    Y. Ishii, Y. Kozuka, S. Kawachi, T. Ito, Y. Wakabayashi, H. Nakao, T.-h. Arima, Y. Yamasaki

    Science and Technology of Advanced Materials (STAM) Method · 2025/11/03

    DOI: 10.1080/27660400.2025.2586300

  8. X-ray magnetic circular dichroism originating from the Tz term in collinear altermagnets under trigonal crystal field

    N. Sasabe, Y. Ishii, Y. Yamasaki

    Physical Review B · 2025/12/01

    DOI: 10.1103/hchg-7bq9

  9. Spin-Fluctuation Induced Anomalous Hall Effect in Distorted Kagome Antiferromagnet DyAgGe

    Tomomi Furuhashi, Keita Nagasawa, Yuichi Yamasaki, Hironori Nakao, Yusuke Kozuka, Yoshihiro Tsujimoto, Kazunari Yamaura, Jun Fujioka

    Physical Review B · 2025/12/04

    DOI: 10.1103/q5ll-klzh

  10. Probing unoccupied Yb 5d states in YbAl3 by LIII-edge x-ray absorption spectroscopy

    N. Sasabe, M. Gotoda, K. Mimura, T. Uozumi, H. Sato, N. Kawamura, S. Ohara, M. Mizumaki

    Physical Review B · 2025/12/19

    DOI: 10.1103/p3s4-2dpf

  11. Coordinate Encoding on Linear Grids for Physics-Informed Neural Networks

    Tetsuro Tsuchino, Motoki Shiga

    Neural Networks · 未発行 投稿中・未発行

  12. Enhanced X-ray structural analysis using total variation denoising of X-ray diffraction images

    Kouhei Ichiyanagi, Toshiyuki Sasaki, Yuichi Yokoyama, Yuichi Yamasaki

    Acta Crystallographica Section A: Foundations and Advances · 2026/01/01

    DOI: 10.1107/S2053273325009672

  13. Photoemission microscope tomography for polycrystalline metals

    Youhei Yamaji, Shunsuke Tsuda, Koichiro Yaji

    Science and Technology of Advanced Materials: Methods · 2026/03/19

    DOI: 10.1080/27660400.2025.2611609

2024年度 4件

  1. Rocksalt-type heavy rare earth monoxides TbO, DyO, and ErO exhibiting metallic electronic states and ferromagnetism

    Satoshi Sasaki, Daichi Oka, Daisuke Shiga, Ryunosuke Takahashi, Suguru Nakata, Koichi Harata, Yuichi Yamasaki, Miho Kitamura, Hironori Nakao, Hiroki Wadati, Hiroshi Kumigashira, Tomoteru Fukumura

    Dalton Transactions · 2024/12/09

    DOI: 10.1039/d4dt03214d

  2. Zinc Stabilized Cation Ordered Chalcopyrite Thin Film for Enhanced Thermoelectric Power Generation Near Room Temperature

    Hong Pang, Cédric Bourgès, Naohito Tsujii, Jha Rajveer, Naoyuki Kawamoto, Fumihiko Ichihara, Takahiro Baba, Tetsuya Baba, Naoki Sato, Yuichi Yamasaki, Takao Mori

    ACS Materials Letters · 2025/01/25

    DOI: 10.1021/acsmaterialslett.4c01898

  3. Exploration of metastable A-site-ordered perovskites (Ca,Ba)FeO3-δ by computationally-guided multi-step synthesis

    M. Onose, H. Takahashi, H. Sagayama, Y. Yamasaki, S. Ishiwata

    Journal of the American Chemical Society · 2025/02/28

    DOI: 10.1021/jacs.4c15392

  4. Mass enhancement and metal-nonmetal transition driven by d-f hybridization in perovskite La1−xPrxCuO3

    H. Takahashi, M. Ito, J. Fujioka, M. Ochi, S. Sakai, R. Arita, H. Sagayama, Y. Yamasaki, S. Ishiwata

    Physical Review B · 2025/02/28

    DOI: 10.1103/PhysRevB.111.085153

発表 30件

2025年度 22件

  1. Reservoir computing with nanomagnets and magnetic nanowire

    Hikaru Nomura

    First Symposium on Physics and Chemistry for Unconventional Computing · 2025/06/13 招待講演

  2. 放射光顕微分光による物質材料研究

    山崎裕一

    第17回 日本放射光学会 若手研究会 材料研究×イメージング：基礎から融合研究へのステップアップ · 2025/08/19 招待講演

  3. 放射光顕微分光による磁性材料研究

    山崎裕一

    日本表面真空学会 マイクロビームアナリシス技術部会 第21回研究会 · 2025/08/21 招待講演

  4. 微細構造計測データのための機械学習

    志賀元紀

    文部科学省マテリアル先端リサーチインフラ（ARIM）シンポジウム「ナノ物性の可視化と理解：AIと拓くマテリアル解析の新展開」 · 2025/09/11 招待講演

  5. 光電子運動量顕微鏡によるBi/Si(111)-βの電子状態の研究

    鶴田侑也、津田俊輔、竹澤伸吾、陳毅涛、一ノ倉聖、永村直佳、内橋隆、西尾太一郎、矢治光一郎

    日本物理学会 第80回年次大会 · 2025/09/16 口頭発表

  6. Development of momentum microscope using a 10.9 eV laser at NIMS

    Koichiro Yaji, Shunsuke Tsuda

    The 23rd International Vacuum Congress (IVC-23) · 2025/09/17 口頭発表

  7. ビルドインひずみを用いた磁性材料の特性評価

    安城春華

    第3回ナノエラストロニクスワークショップ · 2025/10/19 ポスター・デモ

  8. 集積スピンセンサによる生体モーションセンシング

    権田壮志

    第3回ナノエラストロニクスワークショップ · 2025/10/19 ポスター・デモ

  9. MFMによるナノマグネットの磁化状態の観察について

    狐坂玲音

    第3回ナノエラストロニクスワークショップ · 2025/10/19 ポスター・デモ

  10. 光電子運動量顕微鏡で観測したBi/Si(111)-βの表面電子状態

    鶴田侑也、津田俊輔、竹澤伸吾、陳毅涛、一ノ倉聖、永村直佳、内橋隆、西尾太一郎、矢治光一郎

    Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science 2025 · 2025/10/20 口頭発表

  11. フレキシブル基板上の磁性体におけるひずみ誘起磁化変化を利用した情報素子の検討

    藤森啓司

    第3回ナノエラストロニクスワークショップ · 2025/10/21 口頭発表

  12. Electronic band structure of transfer graphene on yttrium iron garnet (111)

    Phan Dinh Thang, Tsuda Shunsuke, 後藤陸, Nagamura Naoka, Cretu Ovidiu, Kimoto Koji, Yaji Koichiro

    Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science 2025 · 2025/10/21 口頭発表

  13. Development of spin-resolved photoemission microscopy at NIMS

    Koichiro Yaji

    Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science 2025 · 2025/10/22 招待講演

  14. NanoTerasu BL07Uにおける軟X線マルチモーダルオペランド顕微分光装置開発の現状

    矢治光一郎、津田俊輔、野村光、山崎裕一、一ノ倉聖、永村直佳、安藤寛、山根宏之、池永英司、中村哲也

    第39回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム · 2026/01/08 口頭発表

  15. NIMSにおける顕微光電子分光装置の開発と運用の現状

    矢治光一郎、津田俊輔、野村光、山崎裕一

    第39回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム · 2026/01/09 ポスター・デモ

  16. Current status of the photoemission microscopy machines at NIMS

    Koichiro Yaji

    1st International Workshop on Advanced Angle-resolved Photoemission Spectroscopy · 2026/01/20 招待講演

  17. ナノテラスBL14UにおけるXMCD計測と制御システムの高度化

    野村光

    中性子産業利用推進協議会磁性材料研究会 · 2026/01/21 招待講演

  18. ナノテラス BL14U における XMCD 計測とPython を用いた制御システム

    野村光

    日本学術振興会 R031ハイブリッド量子ナノ技術委員会 第22回研究会 · 2026/01/29 招待講演

  19. Statistical Machine Learning for Microscopy Data Analysis

    Motoki Shiga

    Synchrotron Frontier 2026 · 2026/03/11 招待講演

  20. Advanced Photoemission Microscopy at NIMS: From Instrumentation toward Materials Science

    Koichiro Yaji

    Synchrotron Frontier 2026 · 2026/03/11 招待講演

  21. 線形グリッド座標符号化を用いたPhysics-informed Neural Networks

    土野哲郎、志賀元紀

    第73回応用物理学会春季学術講演会 · 2026/03/18 ポスター・デモ

  22. 4D-STEMデータに対する自己教師ありノイズ除去

    上條快、志賀元紀、狩野見秀輔、宮田智衆、陣内浩司

    第73回応用物理学会春季学術講演会 · 2026/03/18 ポスター・デモ

2024年度 8件

  1. イメージング式スピン分解光電子分光の材料研究への利活用

    矢治光一郎

    第7回日本表面真空学会若手部会研究会 · 2025/01/09 招待講演

  2. BL07Uにおける軟X線マルチモーダルオペランド顕微分光

    矢治光一郎、津田俊輔、山崎裕一、野村光、山根宏之、中村哲也

    第12回コアリション・コンファレンス · 2025/01/29 ポスター・デモ

  3. 微細加工試料を使った放射光計測

    山崎裕一

    トピカルミーティング「精密計測×アシンメトリ量子物質：アシンメトリ量子物性の深化に向けて」 · 2025/02/10 口頭発表

  4. NanoTerasuにおける軟X線イメージング：現状と展望

    山崎裕一

    Q-LEAP ATTO懇願会 · 2025/02/19 口頭発表

  5. スパースモデリングを活用した放射光イメージングデータ解析

    山崎裕一

    情報計測オンラインセミナー · 2025/03/01 招待講演

  6. 材料開発と計測データ解析における機械学習の活用

    志賀元紀

    日本セラミックス協会2025年年会 · 2025/03/06 招待講演

  7. 放射光軟X線吸収による拡張磁気多極子の検出と可視化

    山崎裕一

    第72回応用物理学会 · 2025/03/16 招待講演

  8. k-Planesを用いた解釈可能なPhysics-informed Neural Networks

    土野哲郎, 志賀元紀

    第72回応用物理学会春季学術講演会 · 2025/03/17 口頭発表

書籍・総説・その他 2件

2025年度 1件

  1. スピン角度分解光電子分光法

    矢治光一郎

    表面分析技術選書 X線光電子分光法 第2版 · 2025/12/02 書籍

2024年度 1件

  1. ナノ光電子分光

    矢治光一郎

    表面と真空 · 2025/02/10 その他

    DOI: 10.1380/vss.68.120