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Research

Keywords

高温超伝導体、超伝導量子干渉素子、磁気顕微鏡

Society memberships

応用物理学会

Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA)
Title

超伝導・磁性材料開発のための低温磁気特性研究

Keywords

超伝導材料,磁性材料,磁気光学効果,磁気顕微鏡,PLD成膜法,磁束量子,計算機シミュレーション

Overview

粒子加速器などの量子ビーム応用や量子コンピュータ応用、低炭素社会へ向けた低損失線材開発などのために、これらに使用される超伝導材料の高性能化が必要である。そのためには超伝導体の低温での磁気特性の精密な研究が必要であり、磁気顕微鏡を用いた超伝導体の磁束状態の計測は材料開発の大きな指針となる。本研究では磁束量子観察が可能な磁気顕微鏡を開発し、磁束状態の動的測定を実施するとともに、計算機理論シミュレーションによる磁束量子ダイナミクスの研究も行う。さらに高性能な磁気光学センサの開発をパルスレーザー成膜法を駆使して行う。

Novelty and originality

独自のパルスレーザー成膜法による、高品質な磁気光学磁性薄膜や高温超伝導薄膜の合成。
それらを使用した、高感度・高分解能な磁気顕微鏡の開発。
超伝導体の特異な磁束状態を含む磁気特性のこれまでにない、動的な観測。
実験結果を説明する、磁束量子シミュレーションの開発研究。

Details

image

素粒子物理学実験に使われる超伝導加速器空洞や量子コンピュータに用いられる超伝導量子ビットなどの超伝導共振器の性能向上のため、材料表面の高周波抵抗を低減することが求められている。高周波抵抗の要因の1つに磁束量子による損失があり、超伝導体中の磁束量子の挙動を研究することが重要である。また、金属超伝導線材や高温超伝導線材の性能向上のためにも超伝導体中の磁束状態を詳細に解析する必要がある。本研究では超伝導体中の磁束状態の動的・静的可視化、定量化を目的とした磁気光学顕微鏡の開発を行っている。高性能な磁気光学薄膜作製に適した独自のパルスレーザー成膜法(PLD成膜法)を用いて磁気光学センサを開発し、磁束量子の挙動を観察し、これまでに超伝導加速器空洞材料に特徴的な磁束量子クラスターの形成の動的な観察や、超伝導線材の高性能化に向けた高温超伝導薄膜のPLD成膜法による作製および磁束状態の可視化を行っている。また、これらの測定結果を説明するための有限要素法や磁束量子動力学法による計算機シミュレーションを行い、比較解析している。これらの知見をもとに超伝導共振器や超伝導線材の性能向上につなげるとともに、超伝導体中の磁束物性の解明を行う。

Summary

薄膜合成プロセス、磁気物性計測、理論シミュレーションを連携することで、超伝導材料の磁束量子の動的挙動を研究した。
研究で得られた知見を超伝導材料の開発にフィードバックするとともに、磁性材料への適用も検討する。
磁気光学顕微鏡のさらなる高感度化、高分解能化を目指すとともに走査プローブ型磁気顕微鏡の開発も進める。

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