物性実験II

量子ナノ物性

教員

教授/齊藤 英治 HP
准教授/高橋 三郎
助教/塩見 雄毅 助教/井口 亮 助教/邱 志勇 助教/新関 智彦

研究について

我々の目標は、量子力学的現象・相対論的現象を自在に操り、従来の電子技術を超えた次の世代のテクノロジーの物理原理を創ることです。新しい時代の科学を自らの手で切り拓くため 研究に日々楽しく取り組んでおり、やる気のある皆さんが我々の仲間に加わることを楽しみにしています。

磁性体薄膜作成時のプラズマ発光

(1) スピントロニクス
 スピントロニクスは、電子スピンの自由度を量子レベルで利用し、新しいデバイスの物理原理を創出する学問です。我々は現在、電流のスピン版である「スピン流」の物理体系の構築に取り組んでいます。スピン流を用いた新しい原理により、古典情報・量子情報の超低損失での伝送や磁場を使わないスピンメモリの駆動が可能になり、これにより電磁気学やバンド理論を基礎にした従来のエレクトロニクスの概念を根底から拡張できると考えています。

 我々は、相対論的量子効果を利用したスピン流の検出を皮切りに、超スピン伝導、スピンゼーベック効果など新しいスピン量子現象の発見を次々と成功させており、世界レベルで注目を集めています。

(2) ナノ構造電子・光物性
 最新のナノテクノロジーに基づいてデザインされた強相関電子系(主にモット絶縁体)、超伝導体、磁性体微小構造の量子物性開拓及びその物理的枠組みの構築を行っています。極微細加工により物質中の電子スピンの空間構造や電子量子位相を操り、量子機能や光機能を引き出すことができます。多岐にわたる実験手法を駆使し、計算機実験や理論モデル計算を併用した全方位的アプローチを行っています。現在は、以下のテーマを設定しています。

  •  a) 強相関系ナノ構造の電子物性
  •  b) 超伝導体/磁性体ハイブリッド構造の物理
  •  c) ナノ構造磁性体における光物性

(3) 量子電子物性
 電子間の強い相互作用や低次元性に伴う量子ゆらぎ、また波動関数のトポロジー的性質に関連した量子干渉効果と電子スピンがもたらす新しい物性は、これからの物性物理学を支える重要な研究テーマの一つです。当研究室では、このような観点から新しい量子電子物性の開拓を目指し、高温超伝導体のスピンギャップ相や、量子スピン系におけるスピノン、トポロジカル絶縁体の表面状態などに関する研究を行っています。様々な薄膜作製技術や物性測定技術を用いて、試料作製から測定・解析まで自ら行い、これまでの物性物理学の範疇を超えた新しい量子現象を開拓しています。

低温マイクロプローバー中の磁気抵抗デバイス基板と試料電子顕微鏡写真
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