研究業績

学術論文

・Ultrafast opto-magnetic effects induced by nitrogen-vacancy centers in diamond crystals, APL Photonics 7, 066105 (2022); https://doi.org/10.1063/5.0081507, Ryosuke Sakurai1,  Yuta Kainuma2, Toshu An2, Hidemi Shigekawa1, and  Muneaki Hase1,a)

・Temperature-dependent second-harmonic generation from color centers in diamond.（ダイヤモンドの色中心からの温度依存的な第二高調波発生）　Aizitiaili Abulikemu, Yuta Kainuma, Toshu An, and Muneaki Hase　,Optics Letters　,　2022　,　　　　　　　　　　　　　　　https://opg.optica.org/ol/abstract.cfm?doi=10.1364/OL.455437　　　　　　　　　　　　　　　　［プレスリリース］https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/press/2022/03/09-1.html　　　　　　　　　　　

・Scanning diamond NV center magnetometer probe fabricated by laser cutting and focused ion beam milling：https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0072973　　　　　　　　　　　　　　　　　Yuta Kainuma1,a), Kunitaka Hayashi1, Chiyaka Tachioka1, Mayumi Ito2, Toshiharu Makino3,  Norikazu Mizuochi4, and Toshu An1,T. An, Journal of Applied Physics, 130, 243903 1-7 (2021),「プレスリリース」https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/press/2022/01/05-1.html

・Probing Thermal Magnon Current Mediated by Coherent Magnon via Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond：10.1103/PhysRevApplied.16.064058 　　　　　　　　　　　　　                                          Dwi Prananto, Yuta Kainuma, Kunitaka Hayashi, Norikazu Mizuochi, Ken-ichi Uchida, Toshu An,Phys. Rev. Applied, 16, 064058 1-9 (2021)                                                                                                      「プレスリリース」https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/press/2021/12/27-1.html

 ・Local heat emission due to unidirectional spin-wave heat conveyer effect observed by lock-in thermography   Appl. Phys. Lett. 118, 222404 (2021); Yuta Kainuma1,  Ryo Iguchi2,a),  Dwi Prananto1,  Vitaliy I.  Vasyuchka3,  Burkard Hillebrands3, Toshu An1,a), and  Ken-ichi ,   Uchida2,4,5 , Appl. Phys. Lett., 118, 222404 1-5 (2021),   https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0049491 

・ Second-Harmonic Generation in Bulk Diamond Based on Inversion Symmetry Breaking by Color Centers    Aizitiaili Abulikemu*, Yuta Kainuma, Toshu An,and Muneaki Hase* ,ACS Photonics , 8, 4, 988–993 (2021) https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.0c01806

・ Giant nonlinear optical effects induced by nitrogen-vacancy centers in diamond crystals                         Mari Motojima, Takara Suzuki, Hidemi Shigekawa, Yuta Kainuma, Toshu An, and Muneaki Hase, Optics Express, 27, 32217-32227, (2019) [備考：審査有、共著] ]      https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-27-22-32217

・ "Imaging of stray magnetic field vectors from a magnetic particle with an ensemble of nitrogen-vacancy centers in diamond"     , , ,  and 

   We report the imaging of stray magnetic field vectors from a magnetic micro particle structure in which the magnetization direction is obscured by harnessing an ensemble of spins of nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond. By virtue of spin-dependent fluorescence (optically detected magnetic resonance, ODMR) and the Zeeman effect, a variety of ODMR spectra of NV spins at local sites around a Nd–Fe–B magnetic micro particle are obtained. With four different spectra arising from the symmetry in the tetrahedral diamond structure and deconvoluted from the ODMR spectrum and subtractive fluorescence image, the stray magnetic field vectors and the magnetization direction of the magnetic structure are recovered uniquely in three dimensions from many possible candidates. A method for determining the polarity of magnetization of the magnetic particle by applying different polarities of an external magnetic field along the $[1\bar{1}0]$ and $[\bar{1}10]$ diamond lattice directions is introduced.

・ "Long-distance excitation of nitrogen-vacancy centers in diamond via surface spin waves"
Daisuke Kikuchi, Dwi Prananto, Kunitaka Hayashi, Abdelghani Laraoui, Norikazu Mizuochi, Mutsuko Hatano, Eiji Saitoh, Yousoo Kim, Carlos A. Meriles, Toshu An
Applied Physics Express, 10, 103004 1-4 (2017), [備考：審査有、共著] 　　　　　　　　　　　　　　　　「プレスリリース」https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/press/2017/10/03-1.html

 

・  “Experimental investigation of spin Hall effect in indium tin oxide thin film”
Z. Qiu, T. An, K. Uchida, D. Hou, Y. Shiomi, Y. Fujikawa and E. Saitoh
Applied Physics Letters, 103, 182404 1-3 (2013) [備考：審査有、共著]

・   “Spin mixing conductance at a well-controlled platinum/yttrium iron garnet interface”
Z. Qiu, K. Ando, K. Uchida, Y. Kajiwara, R. Takahashi, H. Nakayama, T. An, Y. Fujikawa, and E. Saitoh
Applied Physics Letters, 103, 092404 1-4 (2013) [備考：審査有、共著]

・  “Thermal imaging of standing spin waves”
T. An, K. Yamaguchi, K. Uchida, and E. Saitoh
Applied Physics Letters, 103, 052410 1-3 (2013) [備考：審査有、共著] 

・  “Spin-relaxation modulation and spin-pumping control by transverse spin-wave spin current in Y3Fe5O12”
Y. Kajiwara, K. Uchida, D. Kikuchi, T. An, Y. Fujikawa, and E. Saitoh
Applied Physics Letters, 103, 052404 1-4 (2013) [備考：審査有、共著]]

・  “Unidirectional spin-wave heat conveyer”
T. An, V. I. Vasyuchka, K. Uchida, A. V. Chumak, K. Yamaguchi, K. Harii, J. Ohe, M. B. Jungfleisch, Y. Kajiwara, H. Adachi, B. Hillebrands, S. Maekawa, and E. Saitoh
Nature Materials 12, 549-553 (2013) [備考：審査有、共著] 

・  “Heat-induced damping modification in yttrium iron garnet/platinum hetero-structures”
M. B. Jungfleisch, T. An, K. Ando, Y. Kajiwara, K. Uchida, V. I. Vasyuchka, A. V. Chumak, A. A. Serga, E. Saitoh, and B. Hillebrands
Applies Physics Letters 102, 062417 1-4 (2013) [備考：審査有、共著]]

・ “Spin pumping by nonreciprocal spin waves under local excitation”, R. Iguchi, K. Ando, Z. Qiu, T.  An, E. Saitoh, T. Sato, Applied Physics Letters, 102, 0222406 1-3 (2013). [備考：審査有、共著] 

・  “Spin Pumping without Three-Magnon Splitting in Polycrystalline Bi1Y2Fe5O12/Pt Bilayer Structure”
R. Iguchi, K. Ando, R. Takahashi, T. An, E. Saitoh, and T. Sato
Japanese Journal of Applied Physics, 51, 103004 1 - 5 (2012) [備考：審査有、共著]

・   “Interface induced inverse spin Hall effect in bismuth/permalloy bilayer”
D. Hou, Z. Qiu, K. Harii, Y. Kajiwara, K. Uchida, Y. Fujikawa, H. Nakayama, T. Yoshino, T. An, K. Ando, X. Jin, and E. Saitoh
Applied Physics Letters, 101, 042403 1 – 4 (2012) [備考：審査有、共著]

・  “Observation of Vortex Clustering in Nano-Size Superconducting Pb Island Structures by Low-Temperature Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy”
T. Tominaga, T. Sakamoto, T. Nishio, T. An, T. Eguchi, Y. Yoshida, and Y. Hasegawa
Journal of Superconductivity and Novel Magnetism 25, 1375 – 1378 (2012) [備考：審査有、共著]

・“Evaluation of Nonlinear Effect in High Power Spin Pumping in Polycrystalline Bi-Substituted Yttrium Iron Garnet (Bi:YIG)/Pt Bilayer Structure”
R. Iguchi, K. Ando, T. An, E. Saitoh, and T. Sato
Magnetics, IEEE Transactions on Magnetics, 48, 3051 –3053 (2012) [備考：審査有、共著]

・“Surface-acoustic-wave-driven spin pumping in Y3Fe5O12/Pt hybrid structures”
K. Uchida, T. An, Y. Kajiwara, M. Toda, and E. Saitoh
Applied Physics Letters, 99, 212501 1 – 3 (2011) [備考：審査有、共著]

・“Nonlinear spin pumping induced by parametric excitation”
K. Ando, T. An, and E. Saitoh
Applied Physics Letters, 99, 092510 1 - 4 (2011) [備考：審査有、共著]

・“Long-range spin Seebeck effect and acoustic spin pumping”
K. Uchida, H. Adachi, T. An, T. Ota, M. Toda, B. Hillebrands, S. Maekawa, and E. Saitoh
Nature Materials, 10, 737-741, (2011) [備考：審査有、共著]

・“Continuous Generation of Spin motive Force in a Patterned Ferromagnetic Film”
Y. Yamane, K. Sasage, T. An, K. Harii, J. Ohe, J. Ieda, S. E. Barnes, E. Saitoh, and S. Maekawa
Physical Review Letters 107, 236602 1-4 (2011) [備考：審査有、共著]

・“Frequency Dependence of Spin Pumping in Pt/Y3Fe5O12 Film”
K. Harii, T. An, Y. Kajiwara, K. Ando, H. Nakayama, T. Yoshino, and E. Saitoh
Journal of Applied Physics, 109, 116105 1 - 3 (2011) [備考：審査有、共著]

・“Comparison of force sensors for atomic force microscopy based on quartz tuning forks and length-extensional resonators”
F. J. Giessibl, F. Pielmeier, T. Eguchi, T. An, and Y. Hasegawa
Physical Review B 84, 125409 1 - 15 (2011) [備考：審査有、共著]

・“Tip-induced excitation of a single vortex in nanosize superconductors using scanning tunneling microscopy”
T. Nishio, S. Lin, T. An, T. Eguchi, and Y. Hasegawa
　Nanotechnology, 21, 465704 1-6 (2010) [備考：審査有、共著]

・“Local excitation of ferromagnetic resonance and its spatially-resolved detection by using an open-ended radio frequency probe”,
T. An, N. Ohnishi, T. Eguchi, Y. Hasegawa, and P. Kabos,
IEEE Magnetics Letters, 1, 3500104 1-4 (2010) [備考：審査有、共著]

・“Observation of the screened potential and the Friedel oscillation by low-temperature scanning tunneling microscopy/spectroscopy”
M. Ono, T. Nishio, T. An, T. Eguchi, and Yukio Hasegawa
Applied Surface Science, 256, 469-474 (2009) [備考：審査有、共著]

・“Superconducting Pb island nanostructures studied by scanning tunneling microscopy and spectroscopy”
T. Nishio, T. An, A, Nomura, K, Miyachi, T. Eguchi, H. Sakata, S. Z. Lin, N. Hayashi, N. Nakai, M. Machida, and Y. Hasegawa
Physical Review Letters, 101, 167001 1-4 (2008) [備考：審査有、共著]

・“Atomically resolved imaging by low-temperature frequency-modulation atomic force microscopy using a quartz length-extension resonator”
T. An, T. Nishio, T. Eguchi, M. Ono, A. Nomura, K. Akiyama, and Yukio Hasegawa
Review of Scientific Instruments, 79, 033703 1-6 (2008) [備考：審査有、共著]

・“長辺振動水晶振動子を用いた原子間力顕微鏡による原子分解能観察”
安 東秀, 野村淳士, 西尾隆宏, 江口豊明, 秋山琴音, 長谷川幸雄,
Proceedings of Piezoelectric Materials & Devices Symposium, p107-109 (2008) [備考：審査無、共著]

・“Atomically resolved imaging by frequency-modulation atomic force microscopy using a quartz length-extension resonator”
T. An, T. Eguchi, K. Akiyama, and Yukio Hasegawa
Applied Physics Letters, 87, 133114 1-3 (2005)　[備考：審査有、共著]

・“Adsorbate-induce alloy phase-separation: A direct view by high-pressure scanning tunneling microscopy”
E. K. Vestergaard, R. T. Vang, J. Knudsen, T. M. Pedersen, T. An, E. Lægsgaard, I. Stensgaard, B. Hammer, and F. Besenbacher
Physical Review Letters, 95, 126101 1-4 (2005) [備考：審査有、共著]

・“Rearrangement of up-and-down terrace in Si(110) “16x2” induced by Sn adsorption”
T. An, M. Yoshimura and K. Ueda
Surface Science, 576, 165-174 (2005) [備考：審査有、共著]

・“Ge/Si(105)表面の原子間力顕微鏡観察”
秋山 琴音、江口 豊明、藤川 安仁、安 東秀、小野 雅紀、橋本 保、森川 良忠、寺倉 清之、櫻井 利夫、Max G. Lagally, 長谷川 幸雄
表面科学、26, 486-491 (2005) [備考：審査有、共著]

・“Fabrication of a glass-coated metal tip for synchrotron-radiation-light-irradiated scanning tunneling microscopy”
K. Akiyama, T. Eguchi, T. An, Y. Hasegawa, T. Okuda, A. Harasawa, and T. Kinoshita
Review of Scientific Instruments, 76, 083711 1-3 (2005) [備考：審査有、共著]

・“Development of a metal tip cantilever for non-contact atomic force microscopy”
K. Akiyama, T. Eguchi, T. An, Y. Fujikawa, Y. Yamada-Takamura, T. Sakurai, and Y. Hasegawa・
Review of Scientific Instruments, 76, 033705 1-3 (2005) [備考：審査有、共著]

・“Imaging of all dangling bonds and their potential on the Ge/Si(105) surface by noncontact atomic force microscopy”
T. Eguchi, Y. Fujikawa, K. Akiyama, T. An, M. Ono, T. Hashimoto, Y. Morikawa, K. Terakura, T. Sakurai, M.G. Lagally, and Y. Hasegawa
Physical Review Letters, 93, 266102 1-4 (2004) [備考：審査有、共著]

・“Calculation of Noise Intensity in the Frequency Demodulation for Atomic Force Microscopy”
Y. Hasegawa, T. Eguchi, T. An, M. Ono, K. Akiyama and T. Sakurai
Japanese Journal of Applied Physics, 43, L303-L305 (2004) [備考：審査有、共著]

・“Step-debunching in Sn/Si(001) surfaces”
M. Yoshimura, H. Shibata, T. An and K. Ueda
Thin Solid Films, 464-465, 28-30 (2004) [備考：審査有、共著]

・“CO-induced restructuring of Pt(110)-(1x2): Bridging the pressure gap with high-pressure STM”
P. Thostrup, E. K. Vestergaard, T. An, E. Lægsgaard and F. Besenbacher
Journal of Chemical Physics, 118, 3724-3730 ( 2003) [備考：審査有、共著]

・“Si(001)c(4x4)Snの走査トンネル顕微鏡－同軸型直衝突イオン散乱分光法による解析”
柴田秀幸、安 東秀、吉村雅満、上田一之
真空, 46, 162-165 (2003) [備考：審査有、共著]

・“Comment on “High Pressure Adsorbate Structures by Scanning Tunneling Microscopy: CO on Pt(111) in Equilibrium with the Gas phase”
E. K. Vestergaard, P. Thostrup, T. An, E. Lægsgaard, I. Stensgaard, B. Hammer, and F. Besenbacher
Physical Review Letter 88, 259601 (2002) [備考：審査有、共著]

・“低速イオン散乱法によるSi(100）表面へのヘテロエピタシー” 坂巻なみ、安 東秀、上田一之、真空, 44, 199-201 (2001) [備考：審査有、共著]

・“Atomic structure and growth of the Cu/Si(111)-“5x5” phase”
T. Kawasaki, T. An, H. Ito, T.Ichinokawa
Surface Science, 487, 39-48 (2001) [備考：審査有、共著]

・“Observation of Si(110) surfaces by high-temperature STM”
M. Yoshimura, T. An, and K. Ueda
Japanese Journal of Applied Physics 39, 4432-4434 (2000) [備考：審査有、共著]

・“Surface structure of Si(110) “7x2”-Sn observed by scanning tunneling microscopy”
T. An, M. Yoshimura and K. Ueda
Japanese Journal of Applied Physics, 39, 4635-4636 (2000) [備考：審査有、共著]

・“Elemental structure in Si(110)-“16x2”revealed by scanning tunneling microscopy”
T. An, M. Yoshimura, I. Ono and K. Ueda
Physical Review B 61, 3006-3011 (2000) [備考：審査有、共著]

・“Ni-induced surface reconstruction on Si(110) studied by scanning tunneling microscopy”
M. Yoshimura, T. An, I. Ono and K. Ueda
Surface Science 470, 433-435 (1999) [備考：審査有、共著]

・“Scanning tunneling microscopy on Sn/Si(110) system”
T. An, M. Yoshimura and K. Ueda
Applied Surface Science 130-132, 118-122 (1998) [備考：審査有、共著]

・“Surface structures and growth mode of Cu/Si(100) surfaces observed by scanning tunneling microscopy”
H. Itoh, T. An, T. Kawasaki, and T. Ichinokawa
Surface Review and Letters 5, 747-753 (1998) [備考：審査有、共著]

 

外部研究資金

・代表：2019－2020年度、科学技術振興機構A-STEP機能検証フェーズ試験研究タイプ、

「走査磁気イメージングダイヤモンドプローブの開発」、2,300千円 

 

・主たる共同研究者：平成31－令和5年度、CREST「量子状態の高度な制御に基づく革新的量子技術基盤の創出」

　代表：長谷 宗明、「ダイヤモンドを用いた時空間極限量子センシング」、23,000千円

 

・主たる共同研究者：平成30－令和4年度、CREST「ナノスケール・サーマルマネージメント基

　盤技術の創出」代表：内田健一、「スピントロニック・サーマルマネージメント」、15,000千円

 

・代表：平成30－令和2年度、科学研究費補助金：基盤研究（B）、「走査ダイヤモンドスピンプローブを用いた

　ナノスピンイメージング」、13,600千円

 

・公募研究代表：平成30－令和元年度、科学研究費補助金：新学術領域「ハイブリッド量子」、「スピン波で接続したハイブリッド量子スピン系の実現」、10,200千円

 

・代表：平成28年度村田学術振興財団研究助成、「NV中心付ダイヤモンドロッドを用いた走査スピンセンサープ

　ローブの開発」、1,950千円

 

・公募班代表：平成27年ー28年度、科学研究費補助金、新学術領域研究「ナノスピン変換」、5,000千円

 

・代表：平成26年ー28年、科学研究費補助金：基盤研究（B）、「スピン波熱移送の制御と冷却効果の観測」、

　12,400千円
　最近見出したスピン波熱移送効果の原理に基づく冷却効果の実現を目指す。

 

・代表：平成26年ー27年、科学研究費補助金：挑戦的萌芽研究、「走査トンネル顕微鏡発光を用いた単一スピン

　検出」、3,000千円
　窒素－空孔複合体中心ダイヤモンドに走査トンネル顕微鏡探針よりトンネル電流を印加して蛍光を誘起しナノ

　スケールの高分解能なスピン検出を試みる。

 

・代表：平成23年－25年、キャノン財団、研究助成プログラム「産業基盤の創生」、「走査ナノダイヤモンド

　磁気検出器プローブによる単一スピン検出」、15,000千円
　窒素－空孔複合体中心ダイヤモンドとレーザーを用いた高感度スピンセンサーをプローブ顕微鏡に応用する研究

　であり、これまでに装置の構築を終え、現在、高感度、高空間分解能スピン検出に取り組んだ。

 

・代表：平成23年－25年、科学研究費補助金：基盤研究（B）、「走査スピン注入プローブを用いた局所磁気共鳴励起」、16,200千円
走査プローブ顕微鏡の探針をマイクロ波用に改良した走査マイクロ波顕微鏡を開発し、探針直下の磁性体試料表面近傍の局所領域にスピン偏極電流、または、マイクロ波を印加することにより強磁性共鳴及び磁気共鳴の発振(スピン注入発振)を局所に観測する研究。走査マイクロ波顕微鏡の整備しナノスケール磁気共鳴検出と高分解能化を進めた。

・代表（公募）：平成23年－24年、科学研究費補助金：新学術領域「電磁メタマテリアル」、「磁気誘電効果を用いた単一媒質メタマテリアル素子の探索」、6,200千円
単一媒質のみを用いたメタマテリアルの作成を目指し、イットリウム鉄ガーネット(YIG)に着目し磁気誘電効果（ME効果）を誘起してメタマテリアル特性の発現を狙った。YIG中のスピン波励起における高周波磁化のねじれに着目しこの系でのME効果の観測に成功した。続いてマルチフェロイクス物質からのME効果の発現や負の屈折の可視化を試みた。

・代表：平成22年（第41回）三菱財団自然科学研究助成、「走査磁気共鳴顕微鏡を用いた高分解能スピン波計測」、3,000千円
走査磁気共鳴顕微鏡を用いた高分解能スピン波計測を目指し、高周波プローブ先端からマイクロ波を照射して磁気共鳴を励起する手法により高空間分解能のスピン波計測に取り組んだ。

・代表(専任研究員)：平成18年－21年、科学技術振興機構（JST）、戦略的創造研究推進事業、さきがけ 「構造機能と計測分析」領域、「ナノスケール分解能スピン共鳴原子間力顕微鏡の　開発」、43,694千円

　　ナノスケールの分解能で磁気共鳴現象を観測可能な顕微鏡の開発を目指して研究を遂行した。高周波同軸線路を走査プローブ顕微鏡に応用した走査磁気共鳴顕微鏡のシステムを構築し、これを用いて、サブミリメートルの空間分解能で強磁性共鳴及びスピン波を検出することに成功した。現在、進めている高感度、且つ、高分解能な磁気共鳴信号検出へ向けた研究の基礎となっている。

TOPICS

・キャノン財団の助成金の支援を受けて2010年よりニューヨーク市立大学（City College of New York）,C. Meriles研究室
http://www.sci.ccny.cuny.edu/~cmeriles/
とダイヤモンドNV中心スピンセンサーを用いたナノスピンセンシングの共同研究を開始し現在も継続中である。

・ 開発した長辺振動型水晶振動子を用いた原子間力顕微鏡センサーはドイツ国、SPECS社より Kolibli sensorの商標名で製品化されている。
http://www.specs.de/cms/front_content.php?idcat=246
（権利はSPECS社に譲渡）。

・ 論文5)中のスピン波熱移送の研究成果プレスリリース（東北大学）
http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2013/04/press20130419-01.html

・ 走査マイクロ波顕微鏡の高性能化とこれを用いたスピン検出に関し東京大学物性研究所,長谷川幸雄研究室
http://hasegawa.issp.u-tokyo.ac.jp/hasegawa/Welcome/Welcome.html
と共同研究を進めている。