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【材料】金属ナノ粒子中の電子スピン寿命の観測に成功＝東北大など

1 ： ◆KzI.AmWAVE ＠Hφ=Eφ ★：04/12/06 22:22:57 ID:???
金属ナノ粒子中の電子スピン寿命の観測に成功
−金属ナノ粒子のスピンエレクトロニクス素子への応用に道−
　ＪＳＴ（理事長沖村憲樹）は、金属ナノ粒子中の電子スピンの寿命を、実用に近い素子構造を
用いて世界で初めて観測することに成功した。電子スピンの寿命は、スピンエレクトロニクス
素子の性能を決定する最も重要な因子のひとつであり、今回の成果は、電子スピンをデバイス
として利用するための大きな一歩として注目される。
　電子は１つ１つスピンを持ち、スピンの方向に対応した小さな磁石として振る舞う。この磁石の
向きを０と１に対応させ制御することができれば、従来の情報通信の限界を越える技術の開発に
つながると考えられ、大きな期待が寄せられている。電子のスピンを利用するうえで重要なのが、
その寿命である。スピンの向きが長く保持されれば、その分だけスピンを利用したトランジスタや
メモリーなどのデバイスの性能が向上する。これまで電子スピンの寿命は一部の金属バルク（塊）
中では明らかにされてきたが、デバイスを小型化するうえで必須である金属ナノ粒子中では、
試料作製や測定の困難性から電子スピンの寿命は明らかにされていなかった。
　本研究では、アルミナ絶縁体中にCo（コバルト）ナノ粒子が分散した「ナノグラニュラー」と
呼ばれる物質を微小化し、上下に電極を付与した強磁性単一電子トンネル素子を用いて、コバルト
ナノ粒子中のスピンの寿命を観測することに成功した。その結果、通常のCo中では電子スピンの
寿命が１０ピコ秒程度であるのに対し、ナノ粒子中では１００ナノ秒程度と約１万倍の長寿命で
あることが明らかになった。
　この発見は、スピンを利用した情報通信デバイスの実用化に向けて重要な知見を与えるとともに、
スピンの制御による超高密度メモリー素子や量子コンピュータの基本素子「キュービット（量子
ビット）」として金属ナノ粒子が大きな可能性を持つことを示すものである。
（以下略）

引用元
http://www.jst.go.jp/pr/info/info136/index.html

Enhanced spin accumulation and novel magnetotransport in nanoparticles
Nature Materials AOP
Published online: 5 December 2004 | doi:10.1038/nmat1278
http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nmat/journal/vaop/ncurrent/abs/nmat1278.html


2 ：名無しのひみつ：04/12/06 22:26:50 ID:y8lZpvVt
2gets


3 ：名無しのひみつ：04/12/06 22:31:50 ID:KTIetmRJ
ナノ粒子が単一磁区であるがゆえにスピンが維持されやすいということだろうか。
それとも単一磁区であっても原子の数が少ないと原子同士の干渉が少なく
寿命が長くなるということだろうか。

4 ：名無しのひみつ：04/12/06 22:44:35 ID:Cfb2ALFh

東北大すごいね。がんばれ。

5 ：名無しのひみつ：04/12/06 22:47:07 ID:RkOCZsmQ
レスが少ないのは、どうやってつっこんでいいかわからないからか？

6 ：名無しのひみつ：04/12/06 22:56:38 ID:bewyOlOX
正直、全然イメージできゅましぇん（・ω・｡）

7 ：名無しのひみつ：04/12/06 22:56:51 ID:TrCxPvpZ
>>5
その通りです…

8 ：名無しのひみつ：04/12/06 22:57:53 ID:qisziUW7
ナノでスピンで磁石になるから
いまよりもっとちっちゃい機械がつくれるってこと？

9 ：名無しのひみつ：04/12/06 23:05:43 ID:URHJtzbs
このすれは東北大最強伝説さんの降臨を待つスレに変わりました。

10 ：名無しのひみつ：04/12/06 23:40:12 ID:XTE3JpXv
具体的には、直径３ナノメートル程度のコバルト粒子にトンネル効果を利用してスピンを注入すると、
コバルト粒子中のスピンの溜まり具合に応じて、電圧の変化により磁気抵抗効果が符号反転をともなって
振動する（図２）という特異な振る舞いを示すことを発見した。この振る舞いを解析することによって、
コバルトナノ粒子中の電子スピンの寿命が百ナノ秒程度であることが分かった。これは、バルク状の
コバルト金属内の電子スピンの寿命は１０ピコ秒程度ときわめて短いのに比べて、およそ１万倍の異常に
大きな値となっているという発見である。

3nnかあ・・

11 ：名無しのひみつ：04/12/06 23:51:02 ID:RkOCZsmQ
>>10
3nn　→　3nm

12 ：名無しのひみつ：04/12/07 00:00:26 ID:8zUEnc/L
何だかわからんがすごいということはわかる。

13 ：名無しのひみつ：04/12/07 00:10:55 ID:VZNAP2um
寿命１００ｎｓと言うことはとりあえずメモリーに使うんですか？

14 ：名無しのひみつ：04/12/07 00:15:41 ID:xb/m0Rs+
↓以下超電磁スピン禁止

15 ：名無しのひみつ：04/12/07 00:55:26 ID:hVXxAz2j
超伝導と関係があるんだろ。文系の俺にだってそのくらいわかるよ

16 ：名無しのひみつ：04/12/07 01:16:35 ID:T0RxsUpV
伊藤みどりの三回転半スピンは素人が観察してもよくわからん罠。

17 ：名無しのひみつ：04/12/07 01:20:58 ID:+OzwIJlu
MDよりコンバトラーVの完成のほうが早そうだな。

18 ：名無しのひみつ：04/12/07 01:44:43 ID:QtBjIk9+
北米院って意外と専門的な話題のスレには乗ってこないんだなｗ
↓以下降臨待ち(ﾌﾟｹﾞﾗｯﾁｮｯﾁｮﾘｰﾅ

19 ：ﾌﾟｹﾞﾗｯﾁｮｯﾁｮﾘｰﾅ：04/12/07 03:44:16 ID:/uKiWB4M
へえ。

20 ：名無しのひみつ：04/12/07 04:12:01 ID:/EBZrlYX
金属ナノ粒子をどうやって作るの？
電子スピンをどうやって測定するの？

21 ：名無しのひみつ：04/12/07 04:23:19 ID:IimTtTZz
スピンだの電子だと粒子だの大げさなことを言ってるが
結局は肉眼で試験管すかって実験しただけだろ

22 ：名無しのひみつ：04/12/07 10:32:13 ID:Bg/8oQdO
>>20
延べ棒とヤスリでこつこつと。

23 ：名無しのひみつ：04/12/07 12:41:34 ID:zR62lM8r
>>20
http://www.sozaijiten.com/search/detail.asp?id=99602093
こんなんでゴリゴリやったんじゃないかな？

24 ：名無しのひみつ：04/12/07 15:38:56 ID:ii4wtEki
電子スピンの寿命なんて書き方をすると、寿命が来た後はスピンがなくなって
しまうような印象を与えるが、電子スピン１つ１つは向きが変わることはあっても
なくなることはない。ただ集団のスピン方向が揃った場合のスピンの向きが
各電子スピンの間の相互作用の波（スピン波あるいはマグノン）によって
変化し保存されない場合がある。３次元内で位相を変化させるにはエネルギー
がほとんどいらない（低エネルギー定理）ので強磁性体でもない限り
すぐ変化してしまい保存時間が短くなる。
なおスピンを使った発明はすでにいろいろあるようだ。たとえば↓（エンコードに注意）
http://216.239.63.104/search?q=cache:ZzcvHqLoBGoJ:member.nifty.ne.jp/inapon/pb00161200.htm+%E9%9B%BB%E5%AD%90%E3%80%80%E3%82%B9%E3%83%94%E3%83%B3%E3%80%80%E3%83%9E%E3%82%B0%E3%83%8E%E3%83%B3%E3%80%80%E4%BF%9D%E5%AD%98&hl=ja


25 ：名無しのひみつ：04/12/07 18:06:29 ID:viFAUK42
東北大生ですがさっぱり意味がわかりませｎ

26 ：葵 豹馬：04/12/07 19:23:39 ID:49Xdc4hG
往くぜ！超〜電磁！スピｨｨｨｨン！

27 ：名無しのひみつ：04/12/07 20:06:43 ID:8SI8gqPH
>>20
金属(Coなど) と 安定な酸化物(SiO2とかAl2O3とか)
をスパッタリング法などで同時成膜すると、
自然とナノメートルオーダーの微細なCo粒子を酸化物が包んだ構造になる。

電子スピンの寿命はよくわからんが、
ttp://www.jst.go.jp/pr/info/info136/zu2.html
の図でいうと、TMR(簡単に言うと抵抗の変化率)のバイアス電圧依存性を測定して、
その振動周期から出しているようだ。

28 ：名無しのひみつ：04/12/07 23:59:19 ID:c3Ue0Iu7
ところでなんでトンネル効果だと解ったんだ？

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