令和６年９月２３日

量子科学技術研究開発機構
広島大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

デバイス材料中の電子スピンの計測時間をＡＩ導入により大幅に短縮

～放射光により次世代超高速・省エネ情報デバイス材料の開発に突破口～

ポスト

ポイント

• 次世代超高速・省エネ情報（スピントロニクス）デバイス材料内部の電子スピン計測は、放射光を利用しても非常に長い時間を要し、実用性に乏しいものであった。
• 人工知能（ＡＩ）導入により計測時間の大幅な短縮（１／１０）に成功した。
• ３ＧｅＶ高輝度放射光施設 ＮａｎｏＴｅｒａｓｕに本成果を展開することで、スピントロニクス材料開発に大きく貢献することが期待される。

量子科学技術研究開発機構（理事長 小安 重夫、以下「ＱＳＴ」） 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センターの岩澤 英明 プロジェクトリーダー、上野 哲朗 主幹研究員らは、広島大学（学長 越智 光夫） 大学院先進理工系科学研究科の黒田 健太 准教授、広島大学 放射光科学研究所の奥田 太一 教授らと共同で、「スピントロニクス」デバイス材料内部でその機能を担う電子スピンの計測技術の実用化に向けた大幅な計測時間の短縮に成功しました。

超スマート社会（Ｓｏｃｉｅｔｙ ５．０）の実現には、超高速・超低消費電力の次世代情報デバイスが不可欠です。その中でも従来のエレクトロニクスよりはるかに省エネ性能が高くなるものとして、電子の持つスピン（自転運動）の状態（向きと動き）を利用した「スピントロニクス」デバイスが注目されています。これは、デバイス材料内部のスピンの状態によって演算・記憶機能を実現するものであるため、その状態を計測できるようにすることが開発に役立ちます。これまでに本研究グループは、最先端の計測技術である「軟Ｘ線スピン・角度分解光電子分光法（ＳＡＲＰＥＳ）」を用いてスピンの状態を計測する装置を開発してきましたが、計測に長い時間がかかり、その間に試料が劣化して精度が下がることから、実用レベルに至っていませんでした。

そこで、本研究では、計測プロセスに新たにＡＩ技術を導入し、計測時間が短くノイズの多いデータからでも正しい情報を抽出できるようにすることで、計測時間を従来の１／１０と実用レベルにまで短縮することに成功しました。本計測技術を、ＱＳＴが整備・運用する高輝度な軟Ｘ線が利用できる３ＧｅＶ高輝度放射光施設 ＮａｎｏＴｅｒａｓｕに導入することによって、１日以内で十分な精度の計測が実施可能となり、次世代情報デバイス開発を強力に推進できる環境が世界に先駆けて整うことになります。

本研究成果は、「Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ」誌に２０２４年９月２３日（月）（英国、現地時間）にオンライン掲載される予定です。

本研究は、科学技術振興機構の戦略的創造研究推進事業 さきがけ（ＪＰＭＪＰＲ２３Ｊ１）、防衛装備庁の安全保障技術研究推進制度（ＪＰＪ００４５９６）、日本学術振興会の科学研究費助成事業（ＪＰ１９Ｋ０３７４９、ＪＰ２３Ｋ１７６７１、ＪＰ２２Ｈ０１９４３、ＪＰ２１Ｈ０４６５２、ＪＰ１６Ｈ０２１１４、ＪＰ２０Ｈ００３４７）ならびに二国間交流事業（ＪＰＪＳＢＰ１２０２０９９４１、ＪＰＪＳＢＰ１２０２３９９４３）の支援を受けて実施しました。

＜プレスリリース資料＞

• 本文 ＰＤＦ（６９６ＫＢ）

＜論文タイトル＞

“Efficiency improvement of spin-resolved ARPES experiments using Gaussian process regression”

ＤＯＩ：10.1038/s41598-024-66704-8

＜お問い合わせ先＞

• ＜研究に関すること＞

  岩澤 英明（イワサワ ヒデアキ）

  量子科学技術研究開発機構 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センター 量子物性情報計測プロジェクト
  NanoTerasuセンター 高輝度放射光研究開発部 ビームライングループ
  Tel：022-785-9444
  E-mail：iwasawa.hideakiqst.go.jp

  黒田 健太（クロダ ケンタ）

  広島大学 大学院先進理工系科学研究科 物理学プログラム
  Tel：082-424-7396
  E-mail：kuroken224hiroshima-u.ac.jp

• ＜ＪＳＴ事業に関すること＞

  前田 さち子（マエダ サチコ）

  科学技術振興機構 戦略研究推進部 ＩＣＴグループ
  〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
  Tel：03-3512-3526 Fax：03-3222-2066
  E-mail：prestojst.go.jp

• ＜報道担当＞

  量子科学技術研究開発機構 国際・広報部 国際・広報課

  Tel：043-206-3026
  E-mail：infoqst.go.jp

  広島大学 広報室

  Tel：082-424-3749
  E-mail：kohooffice.hiroshima-u.ac.jp

  科学技術振興機構 広報課

  〒102-8666 東京都千代田区四番町５番地３
  Tel：03-5214-8404 Fax：03-5214-8432
  E-mail：jstkohojst.go.jp

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