原子核スピンの状態を顕微鏡で観察

~分数量子ホール液体と核スピンの相互作用を解明~

2017.02.03

東北大学大学院理学研究科
国立研究開発法人物質・材料研究機構 (NIMS)

東北大学とNIMSの研究グループは、強磁場、極低温環境で動作する走査型偏光選択蛍光分光顕微鏡と核磁気共鳴(NMR)を組み合わせ、半導体を構成する原子核のもつスピン(核スピン)の偏極状態や緩和時間を高い空間分解能で撮像することに成功しました。

概要

東北大学 大学院理学研究科の遊佐剛准教授、ジョン・ニコラス・ムーア博士課程後期学生、国立研究開発法人物質・材料研究機構 (以下NIMS) の間野高明主幹研究員、野田武司グループリーダーの研究グループは、強磁場、極低温環境で動作する走査型偏光選択蛍光分光顕微鏡と核磁気共鳴(NMR)を組み合わせ、半導体を構成する原子核のもつスピン(核スピン)の偏極状態や緩和時間を高い空間分解能で撮像することに成功しました。本成果は、電子の特殊な状態である分数量子ホール液体と核スピンの相互作用を解明する重要な成果です。
本研究成果は、専門誌Physics Review Letters誌 (オンライン版) に2017年2月17日 (米国東部時間) 掲載されました (DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.076802) 。また、同誌のEditors’ Suggestion(注目論文)にも選ばれました。
 
本研究の成果は、東北大学とNIMSの共同研究によって得られました。また、三菱財団自然科学研究助成「ナノスケールイメージング法の物性物理への応用」、文部科学省　科学研究費補助金　基盤研究(A)「半導体ナノ構造のおける集団量子情報処理の実証」、丸文財団交流研究助成、東北大学国際高等研究教育機構研究教育院生制度などの補助によって得られました。
「プレスリリースの図3: 強磁性相、非磁性相の縞系構造ランダウ占有率~2/3で起こる強磁性-非磁性のスピン相転移付近で、試料に強い電流を印可した非平衡状態の分数量子ホール状態では、強磁性相と非磁性相の縞系構造が形成されることが分かった。」の画像

プレスリリースの図3: 強磁性相、非磁性相の縞系構造
ランダウ占有率~2/3で起こる強磁性-非磁性のスピン相転移付近で、試料に強い電流を印可した非平衡状態の分数量子ホール状態では、強磁性相と非磁性相の縞系構造が形成されることが分かった。

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問い合わせ先

<研究について>

東北大学大学院理学研究科物理学専攻
准教授　 遊佐 剛 (ゆさ　ごう)
E-Mail: yusa=tohoku.ac.jp
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<報道について>

東北大学大学院理学研究科
特任助教　高橋　亮 (たかはし　りょう)
TEL: 022−795−5572, 022−795−6708
E-Mail: r.takahashi=m.tohoku.ac.jp
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FAX: 029-859-2017
E-Mail: pressrelease=ml.nims.go.jp
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