[トポロジー] 平成30年度採択課題

佐藤 宇史

ナノスピンARPESによるハイブリッドトポロジカル材料創製

研究代表者
佐藤 宇史

東北大学
材料科学高等研究所
教授

主たる共同研究者
組頭 広志 東北大学 多元物質科学研究所 教授
瀬川 耕司 京都産業大学 理学部 教授
山内 邦彦 大阪大学 大学院工学研究科 特任助教
研究概要

新しいハイブリッドトポロジカル材料の開拓とトポロジカルデバイス動作時のその場評価のために、これまでと比べて1桁以上上回る世界最高空間分解能で、電子の持つ3つの基本的な物理量「エネルギー」「運動量」「スピン」を決定できるナノスピンARPES装置を開発します。本装置によるナノ空間電子状態解析により、量子計算に使えるトポロジカル高温超伝導材料や、超低消費電力のトランジスタに利用できる二次元トポロジカル絶縁体材料を創製し、そのデバイス化への道を拓きます。

塚﨑 敦

トポロジカル機能界面の創出

研究代表者
塚﨑 敦

東北大学
金属材料研究所
教授

主たる共同研究者
野村 健太郎 九州大学 大学院理学研究院 教授
求 幸年 東京大学 大学院工学系研究科 教授
研究概要

数理的物性研究と計算機実験の連携による理論提案と実験的な検証・機能開拓を両輪に、両者の緊密なフィードバックを通じて、革新的機能デバイスを開拓します。六方晶物質群を主たる対象に、ヘテロ界面や薄膜に現れるバンドトポロジーを高度に制御する技術を構築して、堅牢性や低散逸性に代表されるトポロジカル物質でなければ実現しえない機能を引き出し、高感度磁気センサなどの先進的デバイスを創出します。

中辻 知

電子構造のトポロジーを利用した機能性磁性材料の開発とデバイス創成

研究代表者
中辻 知

東京大学
物性研究所
特任教授

主たる共同研究者
有田 亮太郎 理化学研究所 創発物性科学研究センター チームリーダー
大谷 義近 東京大学 物性研究所 教授
薬師寺 啓 産業技術総合研究所 新原理コンピューティング研究センター 研究チーム長
研究概要

次世代メモリーやセンサーの開発を牽引するスピントロニクスにおいて、主構成要素を現行の強磁性体から機能性反強磁性体に置き換え、その電子構造のトポロジーを利用することで、強磁性に起因する様々な問題を一挙に解決するデバイスの創製を行います。特に、巨大な電気磁気応答を示すワイル磁性体の開発と、そのナノサイズの磁気ドメインの電気的制御手法の研究を通じ、トポロジカル反強磁性スピントロニクスの技術を構築します。

胡 暁

人工グラフェンに基づくトポロジカル状態創成と新規特性開発

研究代表者
胡 暁

物質・材料研究機構
国際ナノアーキテクトニクス研究拠点
MANA主任研究者

主たる共同研究者
雨宮 智宏 東京工業大学 科学技術創成研究院 助教
菊池 昭彦 上智大学 理工学部・機能創造理工学科 教授
研究概要

グラフェンや人工グラフェン等ディラック型分散関係を示す蜂の巣型物質から出発し、ナノテクノロジーを活用した実空間局所的制御に基づくバンドエンジニアリングを通じて、新奇トポロジカル状態を創成します。革新的フォトニクス機能を目指して、光渦多重素子やアイソレータフリーな光通信帯域・GaN系青色トポロジカルレーザを開発します。また、様々なトポロジカル特性の融合による新機能創成の探索も行います。

ファム ナム ハイ

トポロジカル表面状態を用いるスピン軌道トルク磁気メモリの創製

研究代表者
ファム ナム ハイ

東京工業大学
工学院
准教授

主たる共同研究者
小林 正起 東京大学 工学系研究科 准教授
宮本 泰敬 日本放送協会 放送技術研究所 主任研究員
研究概要

本研究では、産業連携を前提とし、トポロジカル材料を磁気メモリへ応用する研究開発を行います。そのために、分子線エピキタシー法に加えて、量産性に優れたスパッター法によるBiSbの製膜技術および垂直磁気異方性を示す磁性体との接合の作製技術を確立すること、超高速、超低消費電力のスピン軌道トルク磁化反転を実証すること、磁性細線におけるカイラル磁壁・スキルミオンの発生、駆動、検出の基盤技術を実証します。

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