理系にゅーす

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スピン

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1: 2019/03/02(土) 12:46:49.36 ID:CAP_USER
早稲田大学と青山学院大学の共同研究で、冷やすと膨張する物質「逆ペロブスカイト型マンガン窒化物」の「負の熱膨張」メカニズムが世界で初めて解明された。

 通常、物質は冷やすと収縮し、温めると膨張するが、逆ペロブスカイト型マンガン窒化物は冷やすと大きな体積膨張を示すことが知られる。しかし、なぜ冷やすと膨張するのかという物理的なメカニズムは40年以上も謎だった。

 一方、逆ペロブスカイト型マンガン窒化物は、温度降下にともないマンガンイオン上の電子のスピンが整列することも知られている。そこで今回の研究では、「電子スピンの整列現象」と「負の熱膨張現象」の関係性に注目した。

 研究グループはまず、電子スピン間に、スピン同士を反平行に揃えようとする相互作用と平行に揃えようとする相互作用の2種類が働いていることを突き止めた。

続きはソースで

論文情報:【Physical Review Materials】Theory of magnetism-driven negative thermal expansion in inverse perovskite antiferromagnets
https://journals.aps.org/prmaterials/abstract/10.1103/PhysRevMaterials.3.024407

https://univ-journal.jp/24972/
images (2)


引用元: 【材料工学】冷やすと膨張する物質の「負の熱膨張」メカニズム解明 早稲田大学と青山学院大学[03/02]

冷やすと膨張する物質の「負の熱膨張」メカニズム解明 早稲田大学と青山学院大学の続きを読む

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1: 2018/08/25(土) 23:25:10.56 ID:CAP_USER
横浜国立大学の小坂英男教授らの研究グループは、ダイヤモンド中の窒素空孔中心にある電子や核子のスピンを量子ビットとして用い、室温の完全無磁場下で、操作エラーや環境ノイズに耐性を持ち自在に多量子操作ができる万能な量子ゲート操作に世界で初めて成功した。室温万能量子コンピューターの実現が期待される。

 量子コンピューターや量子暗号通信の実現には量子ビット(量子情報処理の基本単位)の脆弱性の克服が課題だったが、ダイヤモンド中の窒素空孔中心(NV中心:炭素原子を置換した窒素原子と、炭素原子が1つ欠損した空孔とが隣接した構造)に存在するスピン量子ビットは、操作の正確性や情報保持時間の観点で有望視されていた。

続きはソースで

論文情報:【Nature Communications】“Universal holonomic quantum gates over geometric spin qubits with polarised microwaves
https://www.nature.com/articles/s41467-018-05664-w

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/22239/
ダウンロード (3)


引用元: ダイヤモンド中でエラー耐性のある量子演算処理に成功 横浜国立大学[08/23]

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1: 2018/08/08(水) 15:55:34.66 ID:CAP_USER
白石誠司 工学研究科教授、セルゲ◯・ドゥシェンコ 同博士研究員(研究当時、現:米国標準化研究所及びメリーランド大学研究員)、外園将也 同修士課程学生らの研究グループは中村浩次 三重大学准教授と共同で、金属である白金を極めて薄い膜(超薄膜)にしたとき、シリコンなどの半導体で実現されるトランジスタ特性(材料の抵抗を外部電圧で制御する特性)が現れること、さらにそれに伴って白金がスピンを電流に変換する「スピン軌道相互作用」という機能を大幅に変調・制御ことができることを世界で初めて発見しました。

 固体物理学における常識を覆す発見であり、特にエレクトロニクスやスピントロニクス分野の新しい発展に繋がる成果です。

 本研究成果は、2018年8月7日に英国の国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。

■概要
 今日の情報社会の隆盛をもたらしたトランジスタは、半導体(現在は一般的にシリコンが用いられる)中のキャリア(電子または正孔)をゲート電圧で誘起することで、抵抗の大きさを制御し、情報のオンとオフを操作します。

 しかし、金属は一般的にキャリアの数が非常に多いために、ゲート電圧によってキャリアを誘起しても、抵抗を変えることは困難でした。

 本研究グループは、まず2ナノメートルという極めて薄い白金(Pt)の膜(超薄膜)を、磁性絶縁体であるイットリウム鉄ガーネット(YIG)の上に作製しました。そして、このPt超薄膜の上にイオン液体をのせて強いゲート電圧をかけたところ、上記のような半導体で実現されるトランジスタ特性が現れることを発見しました。

続きはソースで

■今回の研究で用いた素子の構造図と実験の概念図
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/images/180807_1/01.jpg

http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/images/180807_1/02.jpg

京都大学
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/180807_1.html
images


引用元: 【固形物理学】金属が半導体に化ける可能性 -超薄膜の白金がトランジスタ特性を発揮することを発見-京都大学[08/08]

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1: 2018/07/15(日) 19:59:23.20 ID:CAP_USER
九州大学(九大)は、同大の研究グループが、励起子生成効率100%以上を示す有機EL素子(OLED:Organic Light Emitting Diode)の開発に成功したことを発表した。

この成果は、九大最先端有機光エレクトロニクス研究センターの中野谷一准教授、永田亮工学府博士課程学生、安達千波矢センター長らによるもので、7月5日にドイツの科学雑誌「Advanced Materials」のオンライン速報版で公開された。

電子と正孔が有機分子上で電荷再結合することにより生成する”励起子”のエネルギーを発光として利用する「OLED」は、ディスプレーや照明用途としての魅力的な発光デバイスとして実用化が進んでいる。電荷再結合により生成する励起子には、"一重項励起子"と"三重項励起子"という、スピン多重度の異なる励起子が存在し、OLEDではこれらがスピン統計則により1:3の割合で生成することが知られている。すなわち、電流励起により生成するスピン多重度の異なる励起子をいかにして発光として利用するかが、OLEDの発光量子効率を向上させる鍵であり、これまでほぼ100%に達する励起子生成効率が実現され、これが理論限界値であるとされてきた。

この研究では、「OLED における励起子生成効率の理論限界を突破する」ことを研究目的とし、一重項励起子開裂(singlet fission)過程に着目した。光電変換素子と同様に一重項励起子開裂を利用することで、OLEDにおいても理論限界を超える励起子生成・利用効率が得られると期待されるが、一重項励起子開裂を利用したOLEDに関する研究例はなかった。

続きはソースで

https://news.mynavi.jp/article/20180711-662044/images/001l.jpg
https://news.mynavi.jp/article/20180711-662044/
ダウンロード (3)


引用元: 【有機EL】九大、励起子生成効率100%以上を実現する有機EL(OLED)の開発に成功

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1: 2018/02/22(木) 02:57:54.77 ID:CAP_USER
東京理科大学の藤原理賀助教らの研究グループは、カムチャッカ半島のトルバチク火山で発見された鉱物を実験・理論の両側面からその内部磁気状態を調べた。
この結果、同物質の低温磁気状態が、一次元的に強い量子もつれを持った「ホールデン状態」であることを発見した。

 スピン(電子の角運動量の自由度)の大きさが整数の場合の低温状態をホールデン状態と呼ぶ。
この状態では、スピン間に強い量子もつれ(状態の重ね合わせによって現れる、異なる量子間の相関効果)があり、一次元鎖の両端に位置する2つのスピンに、2量子ビット(量子計算の情報単位)に相当する自由度が現れる。

 また、この状態を積極的に活用した量子コンピュータの開発が、基礎科学・工学応用の両側面から期待されている。
一方で、ホールデン状態の再現には、整数スピンが必要であり、これを実現する元素は非常に限られているため、これまで積極的に応用への試みがなされていなかった。

続きはソースで

論文情報:
【Physical Review Letters】Cluster-Based Haldane State in an Edge-Shared Tetrahedral Spin-Cluster Chain: Fedotovite K2Cu3O(SO4)3
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.077201

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/19359/
images


引用元: 【量子コンピュータ】 カムチャッカ半島産の鉱物中に量子ビット 東京理科大学が発見[02/20]

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1: 2017/11/19(日) 08:21:35.57 ID:CAP_USER
東北大学の石原純夫教授らの研究グループは、金属磁石に強い光を当てると、全ての電子のスピンが同じ向きに揃った配列から互い違いに逆向きの配列となり、瞬時に磁石としての性質を失うことを理論計算シミュレーションにより示すことに成功した。

 磁石では、電子のスピンと呼ばれる小さな磁石が全て同じ向きに配列して、全体として磁石の働きが現れる。
スピンを効率よく素早く操作することが大容量の情報を高速に取り扱うために重要であり、その原理解明が求められていた。

 最近のレーザー技術により、非常に短い時間でこれを操作できる可能性が出てきた。
これまでに、スピンが互い違いに並んだ絶縁体に光を当てると、全て同じ向きに揃った金属になることがわかっていた。

 研究グループは、逆の操作を検討。電子スピンが全て同じ向きに揃った金属に強い光を当てると、互い違いに逆向きとなり、瞬時(10兆分の1秒~1兆分の1秒)に・・・

続きはソースで

論文情報:
【Physics Review Letters (Editors’ Suggestion)】Double-Exchange Interaction in Optically Induced Nonequilibrium State: A Conversion from Ferromagnetic to Antiferromagnetic Structure

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/16859/
ダウンロード


引用元: 【東北大学】光で磁石の性質を消す原理を解明

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