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東北大、核スピン共鳴プローブ顕微鏡の開発に成功

発表日:2018年6月7日

核スピン共鳴プローブ顕微鏡の開発に成功

-量子構造のスピン状態のミクロスコピックMRIを実現-

【発表のポイント】

・ミクロスコピック(注1)に量子状態を映し出すMRI(核磁気共鳴イメージング)を可能にする「核スピン共鳴プローブ顕微鏡」の開発に成功。

・開発した核スピン共鳴プローブ顕微鏡を量子ホール系(注2)に応用することで、スピン状態をミクロスコピックに映し出すことに成功。

・半導体など量子構造(注3)中にある原子核スピンの共鳴信号をミクロスコピックにとらえる手段がないという従来の課題をクリア。

・様々な量子構造のMRI診断を実現することで、様々な量子状態の解明やスピントロニクス(注4)分野の促進に貢献することが期待される。

【概要】

東北大学大学院理学研究科の橋本克之助教、冨松透助教、佐藤健技術職員、平山祥郎教授は、走査プローブ顕微鏡に(注5)核スピン共鳴技術を組み合わせた「核スピン共鳴プローブ顕微鏡」を開発し、髪の毛の細さの1万分の1の厚み、10分の1以下の幅に存在するスピン状態のMRI(核磁気共鳴イメージング)に成功しました。この研究成果は、量子構造における電子・原子核スピンの分布を明瞭に映し出す新しい技術を提供するもので、様々な量子状態の解明や、スピントロニクスデバイスのMRI診断への応用が期待され

ます。

なお、研究成果は英国科学誌「Nature Communications」のオンライン版に2018年6月7日午後6時(日本時間)に掲載予定です。

※参考資料は添付の関連資料を参照

【背景】

MRI(核磁気共鳴イメージング)は、医療分野で病気の画像診断に広く用いられています。小さな病気を発見するためにはMRIを細かい画素で表示する必要がありますが、画素の間隔が髪の毛よりも細い数十マイクロメートル以下となるような高分解能診断は難しいのが現状です。

一方、量子構造を持つ半導体デバイスにおいても、MRIの根幹技術である核スピン共鳴が、量子構造のスピン状態を調べるための強力な手段として用いられています。しかし、MRIを半導体デバイスのようなナノからミクロンスケールに閉じ込められた構造に用いる場合は、前述の分解能の問題に加え、半導体中に埋め込まれた量子構造からの核スピン共鳴信号をどのように抽出するかが問題となります。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

参考資料

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0481679_01.JPG

添付リリース

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0481679_02.pdf

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