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(In Japanese)極限環境状態における現象 電子波の位相と振幅の微細空間解像

Research report code R990004276
Posted date Feb 6, 2001
  • (In Japanese)北澤 宏一
  • (In Japanese)東京大学大学院新領域創成科学研究科
Research organization
  • (In Japanese)東京大学大学院新領域創成科学研究科
Report name (In Japanese)極限環境状態における現象 電子波の位相と振幅の微細空間解像
Technology summary (In Japanese)本研究では位相観測のための百万ボルト干渉型電子顕微鏡、および、振幅観測のための原子位置指定トンネル分光(AST)装置の開発、および、それによる観測により新材料の設計への指導指針を得ることを目的とした。期間内に百万ボルト干渉型電子顕微鏡の開発を行い、現在までに電子顕微鏡における解像度の世界記録を達成した。これは、コヒーレントな電子源と従来の最高であった350キロボルトの加速電圧を大幅に向上できたためである。また、AST装置の開発を行い、250ミリケルビンまでの高いエネルギー分解能を有する装置で超伝導体内に含まれる不純物原子を個々に観測することに成功した。これら観測手段の威力を示す例として、超伝導体中を動くボルテックスのその場観測、ピニングセンターとの相互作用の可視化、超伝導エネルギーギャップスペクトルのピニングセンター付近での変化などの観測に成功したことを特筆することができる。また、酸化物超伝導体の臨界電流特性向上のための指導原理として、電磁気的異方性係数がその指針となることを、ユニバーサルなすケーリング則の成立より示した。
Research field
  • Superconducting materials
  • Properties of oxide superconductors
  • Electron and ion microscopes
  • Electric conduction in crystalline semiconductors
  • Localized electronic structure in crystals
Published papers related (In Japanese)1)"Motion of vortices in superconductor" A.Tonomura, H. Kasai, O. Kamimura, T. Matsuda, K. Harada, J. Shimoyama, K. Kishio and K. Kitazawa, Nature Vol. 397 (1999) 308-309
2)" First-Order Vortex Lattice Phase Transition in (La1-xSrx)2CuO4 SingleCrystals: Universal Scaling of the Transition Lines in High TemperatureSuperconductors"T. Sasagawa, K. Kishio, Y. Togawa, J. Shimoyama and K. Kitazawa, Phys. Rev. Lett, 80, 4297-4300 (1998).
3)" Systematic Decrease of Resistivity Anisotropy in Bi2Sr2CaCu2Oy by Pb Doping"T. Motohashi, Y. Nakayama, T. Fujita, K. Kitazawa, J. Shimoyama and K. Kishio*Phys. Rev. B59 (1999) 14080-14086.
4)" Enhancement of 3-Dimensional Electron Standing Waves at the Metal-Insulator Transition in 1T-TaS2"Yamaguchi,W. Shiino,O. Endo,T. Kitazawa,K. Hasegawa,T. Surf. Sci., Vol.420, No.2/3, pp.269-274 (1999).
5)" Observation of vortices in metal-and oxide-superconductors using electron waves"A.Tonomura*J.of Microscopy 190(1998)p366-374
6)"Electronic Raman scattering in optimally doped La2-xSrx)2CuO4"X. K. Chen, J. C. Irwin, H. J. Trodahl, M. Okuya, T. Kimura, K.Kishio*Physica C295, 80-92 (1998)
7)"Pseudogap behavior in single-crystal Bi2Sr2CaCu2O8+d probed by CuNMR"K. Ishida, K. Yoshida, T. Mito, Y. Tokunaga, Y. Kitaoka, K.Asayama, Y. Nakayama, J. Shimoyama and K. Kishio*Phys. Rev. B58, 5960-5963 (1998)
8)"Femtosecond Time-Resolved Study of the Energy and TemperatureDependence of Hot-Electron Lifetimes in Bi2Sr2CaCu2O8+d"W. Nessler, S. Ogawa, N. Nagano, H. Petek, J. Shimoyama, Y. Nakayamaand K. Kishio*Phys. Rev. Lett. 81 (1998) 4480-4483.
9)"Magnetic Studies on the Field-Driven Transition from Decoupled to CoupledPancake Vortex Phase in Bi2Sr2CaCu2O8+d with Columnar Defects"N. Chikumoto, M. Kosugi, Y. Matsuda, M. Konczykowski and K. Kishio*Phys. Rev. B57 (1998) 14507-14510.
10)"Josephson Coupling in the Vortex Liquid State of Bi2Sr2CaCu2O8+d withColumnar Defects"M. Kosugi, Y. Matsuda, M.B. Gaifullin, L.N. Bulaevskii, N. Chikumoto,M. Konczykowski, J. Shimoyama, K. Kishio and K. Hirata*Phys. Rev. B59 (1999) 8970-8977.
11)" Observation of Quantized Vortices in Superconductors by Electron Waves"A.Tonomura *Physica Scripta 76 (1998)p16-23.
12)"Re-Induced Raman Active Modes in HgBa2Can-1CunO2n+2+d Compounds"N. Poulakis, D. Lampakis, E. Liarokapis, A. Yoshikawa, J. Shimoyama,K. Kishio, G.B. Peacock, J.P. Hodges, I. Gameson, P.P. Edwards andC. Panagopoulos*Phys. Rev. B60 (1999) 3244-3251.
13)"Peak Effect of Critical Current in a Bi-2212 Superconducting Single Crystal"T. Matsushita, T. Hirano, H. Yamato, M. Kiuchi, Y. Nakayama and J.Shimoyamaand K. Kishio*Supercond. Sci. Technol. 11 (1999) 925-928.
14)"Doping dependence of the pseudogap in La2-xSrxCuO4"J. G. Naeini, X. K. Chen, J. C. Irwin, M. Okuya, T. Kimura, and K. Kishio,Phys. Rev. B59(19), 9642-9648 (1999).
15)"Temperature evolution of the pseudogap state in the infrared response ofunderdoped La2-xSrxCuO4"T. Startseva, and T. Timusk, A. V. Puchkov, D. N. Basov, H. A. Mook, M. Okuya, T. Kimura, and K. Kishio,*Phys. Rev. B59(10), 7184-7190 (1999).
16)"Evidence for magnetic pseudoscaling in overdoped La2-xSrxCuO4"J. G. Naeini, X. K. Chen, K. C. Hewitt, J. C. Irwin, T. P. Devereaux,M. Okuya, T. Kimura, and K. Kishio,*Phys. Rev. B57(18), R11077-R11080 (1998).
17)"Chemical Potential Shift, Density of States and Fermi Surfaces inOverdoped and Underdoped La2-xSrxCuO4"A. Fujimori, A. Ino, T. Mizokawa, C. Kim, Z.-X. Shen, T. Sasagawa, T.Kimura,K. Kishio, M. Takaba, K. Tamasaku, H. Eisaki, and S. Uchida*J. Phys. Chem. Solids, 59(10/12), 1892-1896 (1998).
18)"Chemical Potential Shifts in Correlated Electron Systems Studiedby Photoemission Spectroscopy"A. Fujimori, A. Ino, T. Mizokawa, T. Tsujioka, T. Yoshida,M. Satake, K. Okazaki, H. Eisaki, and S. Uchida, K. Kishio, Y. Taguchi,T. Katsufuji, Y. Tokura, Y. Yasui, T. Nishikawa and M. Sato*J. Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 92, 59-63 (1998).
19)"Fermi-Liquid Versus Pseudogap Behaviors in Filling-Control TransitionMetal Oxides"A. Fujimori, T. Yoshida, A. Ino, T. Mizokawa, C. Kim, Z.-X. Shen,Y. Taguchi, T. Katsufuji, Y. Tokura, H. Eisaki, S. Uchida and K. Kishio* "Physics and Chemistry of Transition-Metal Oxides",Eds. H. Fukuyama and N. Nagaosa, Springer Series in Solid-State Science,Vol. 125, pp. 111-119 (1999)
20)"Dramatically Improved Flux Pinning Properties of Heavily Pb-Doped Bi2212Single Crystals and Ag Composite Tapes"J. Shimoyama, Y. Nakayama, T. Motohashi, T. Fujita, T. Yamada, K.Sugita,K. Kitazawa, K. Kishio, Z. Hiroi, I. Chong and M. Takano*Advances in Superconductivity X, Springer-Verlag Tokyo, pp.279-284 (1998).
21)"Vortex-Lattice Phase Transition in (La1-xSrx)2CuO4 Single Crystals;Universal Scaling of the Phase Transition Lines in HTSC"T. Sasagawa, K. Kishio, Y. Togawa, J. Shimoyama and K. Kitazawa*Advances in Superconductivity X",Springer-Verlag Tokyo, pp.449-452 (1998).
22)"Anomaly in the Coupling between Electromagnetic and Acoustic Waves inBi2Sr2CaCu2O8 Single Crystal"H. Haneda, T. Ishiguro, S. Watauchi, J. Shimoyama and K. Kishio.*Advances in Superconductivity X",Springer-Verlag Tokyo, pp.47-50 (1998).
23)"Peak Effect in Bi2212 Single Crystal at Low Magnetic Field"T. Hirano, H. Yamato, M. Kikuchi, T. Matsushita, Y. Nakayama,J.Shimoyama and K. Kishio*Advances in Superconductivity X",Springer-Verlag Tokyo, pp.545-548 (1998).
24)"Effect of High-Energy Heavy-Ion Irradiation on the Critical Current Density ofBi-2212 Single Crystals"K. Ogikubo, T. Kobayashi, T. Terai, S. Tanaka, K. Kishio and J.Shimoyama*Advances in Superconductivity X",Springer-Verlag Tokyo, pp.481-484 (1998).
25)"Enhancement of Critical Current Density of Bi2Sr2CaCu2Ox by ThermalAnnealing after Neutron Irradiation"T. Kobayashi, T. Terai, K. Kishio and J. Shimoyama*Advances in Superconductivity X",Springer-Verlag Tokyo, pp.485-488 (1998).
26)"Anisotropic Transport Properties of Pb-Doped Bi2212 Single Crystals"T. Motohashi, H. Kobayashi, Y. Nakayama, T. Fujita, K. Otzschi, J.Shimoyama,K. Kitazawa and K. Kishio*Advances in Superconductivity XI",Springer-Verlag Tokyo, pp.97-100 (1999).
27)"Effect of Parallel Magnetic Field on the Melting Transition in BSCCO"S. Nakaharai, T. Ishiguro, S. Watauchi, J. Shimoyama and K. Kishio*Advances in Superconductivity XI",Springer-Verlag Tokyo, pp.263-266 (1999).
28)"Irreversibility Field and Pinning Potential in Bi-2212 Superconudcting SingleCrystal"T. Hirano, T. Matsushita, Y. Nakayama, J. Shimoyama and K. Kishio*Advances in Superconductivity XI",Springer-Verlag Tokyo, pp.489-492 (1999).
29)"The Second Magnetization Peak Effect Observed in (La1-xSrx)2CuO4SingleCrystals under H // ab"Y. Togawa, T. Sasagawa, J. Shimoyama and K. Kishio*Advances in Superconductivity XI",Springer-Verlag Tokyo, pp.613-616 (1999).
30)"Magnetization and Entropy Changes at the First-Order Phase-Transition ofVortex-Lattice in (La1-xSrx)2CuO4 Single Crystals"T. Sasagawa, Y. Togawa, J. Shimoyama, K. Kitazawa and K. Kishio*Advances in Superconductivity XI",Springer-Verlag Tokyo, pp.617-620 (1999).
31)"Vortex Phase Diagram in Bi2Sr2CaCu2Oy Probed by ac-SusceptibilityMeasurements"T. Sasagawa, T. Fujita, H. Kobayashi, J. Shimoyama, K. Kitazawa and K. Kishio*Advances in Superconductivity XI",Springer-Verlag Tokyo, pp.621-624 (1999).
32)"Influence of Columnar Defects on the Reversible Magnetization of Bi2212"N. Chikumoto, M. Konczykowski, M. Kosugi, Y. Matsuda, J. Shimoyamaand K. Kishio*Advances in Superconductivity X",Springer-Verlag Tokyo, pp.95-98 (1998).
33)"Effect of Heavy Ion Irradiation on Flux Pinning Properties of Bi2212 andBi(Pb)2212 Single Crystals Having Various Gamma^2"J. Shimoyama, Y. Nakayama, T. Motohashi, K. Otzschi, N.Chikumoto,M. Konczykowski and K. Kishio*Advances in Superconductivity XI",Springer-Verlag Tokyo, pp.465-468 (1999).
34)"Enhancement in Critical CUrrent Density of Bi2Sr2CaCu2O8+x Single Crystalby Neutron Irradiation Followed by Thermal Annealing - Effect of Neutron Fluence"*Advances in Superconductivity XI",Springer-Verlag Tokyo, pp.541-544 (1999).
35)"Electronic State in the Vortex Core of Cuprate High Temperature Superconductors"Kitazawa, Koichi*Physica C *Proceedings of the First Euroconference on Anomalous Complex Superconductors,  Crete,Greece, Sept.26-Oct.3,1998
36)"Reproducibles superconducting gap on clean surfaces of BiSrCaCuO prepared by etching with a scanning tunneling microscope tip" Matsuura, S. Taneda, T. Yamaguchi, W. Sugawara, H. Hasegawa, T. Koichi, K.*Physica C 300 (1998) 26-32
37)"STM/STS and Terminating Surface on HTSC"Sugawara,H. Matsuura,S. Tandeda,T. Hasegawa,T. and Kitazawa,K. *"High Temperature Superconductivity, Ten Years After Its Discovery"(1998)p.173-179
38)" Small angle elecron diffraction and Foucault mode Lorentz microscopy of superconducting vortex lattice"T.Yoshida, J.Endo, H.Kasai, K.Harada, N.Osakabe, A.Tonomura and G.Pozzi*J.of Appl.Phys. 85(1999)p1228-1230
39)"Scanning Tunneling Spectroscopy of Dangling-Bond Wires Fabricated on the Si(100)-2x1-H Surface"Hitosugi,T. Hashizume,T. Heike,S. Watanabe,S. Wada,Y. Hasegawa,T. Kitazawa, K.*Appl. Phys. A Vol.66, No.5, pp.S695-S699 (1998).
40)"Jahn-Teller Distortion in Dangling-Bond Linear Chains Fabricated on a Hydrogen-Terminated Si (100)-2 x 1 Surface"T. Hitosugi, S. Heike, Oonogi,T. Hashizume,T. Watanabe,S. Li,Z.-Q. Ohno, K. Kawazoe,Y. Hasegawa,T. Kitazawa, K.*Phys. Rev. Lett., Vol.82, No.20, pp.4034-4037 (1999).
41)"Spontaneous Bubble Domain Formation in a Layered Ferromagnetic Crystal"Fukumura,T. Sugawara,H. Hasegawa,T. Tanaka, K. Sakaki, H. Kimura T. and Tokura Y.*Science, Vol.284, pp.1969-1971 (1999).
42)"2-Dimensional Angle-Resolved Resonance Photoelectron-Spectroscopy of 1T-TaS2"Okuda,T. Daimon,H. Nakatsuji,K. Kotsugi,M. Suga,S. Tezuka,Y. Shin,S. Hasegawa,T. Kitazawa, K.*J. Electron Spectroscopy and Related Phenomena, Vol.88, pp.287-292 (1998).
43)"Electronic Phase Transition in Layered Materials 1T-TaSxSe2-x Probed by Cryogenic STM/STS"Shiino,O. Yamaguchi,W. Endo,T. Sugawara,H. Kitazawa,K.*ACTA Physica Polonica A Vol.93 p.297-305 (1998)
44)"Enhancement of Friedel oscillation in the insulating phases of 1T-TaS2 and 1T-TaSe2"Shiino,O. Endo,T. Yamaguchi,W. Sugawara,H. Kitazawa,K. Hasegawa,T.*Appl. Phys. A 66,S175-S179(1998)
45)"Tunneling spectroscopy around the boundary of a small impurity phase on the surface of 2H-NbSe2"Komori,F. Iwaki,T. Hattori,K. Shiino,O. Hasegawa,T.*Appl. Phys. A 66,S135-S138(1998)
46)"AFM observation of surface reconstruction of C60 single crystals" Kim,Y. Jiang,L. Iyoda,T. Li,J. Kitazawa,K. Hashimoto,K. Fujishima,A.*Appl.Phys.A 66. S763-S766(1998)
47)"STM/STS and Terminating Surface on HTSC"Sugawara,H. Matsuura,S. Taneda,T. Hasegawa,T. Kitazawa,K.*High Temperature Superconductivity p.173-178(1998)
48)"Soliton superlattices on the (0001) surface of C70 single crystals"Jiang,L. Iyoda,T. Tryk,D.A. Kino,N. Kitazawa, K. Fujishima,A.*Surface Science 408(1998)p.112-122
49)"Thermal Decomposition of Fullerene Derivatives-A synthesis method of new fullerene based molecules"Dragoe, Nita. Nakahara, K. Xiao, L. Shimotani, H. and Kitazawa, K.*Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,Vol.56(1999)167-173
50)"Photoinduced Dislocation Lines on the (111) Face of C60 Single Crystals"Jiang,L. Iyoda,T. Tryk,D.A. Li,J. Kitazawa,K. Fujishima,A. Hashimoto,K.*The Journal of Physical Chemistry B Vol.102, No.33 p.6351-6359(1998)
51)"Stable Levitation of Dia-and Para-magnetic Water Balls by a Superconducting Magnet"Ikezoe,Yasuhiro. Hirota,Noriyuki. Nakagawa, Jun. Kitazawa, Koichi.*Nature (1998)
52)"Synthesis and Properties of Polyamides with [60]Fullerene in the Main Chain"Ozawa,Masaki. Li,Jing. Nakahara,Kentaro. Xiao,Lixin. Sugawara,Hiroharu. Kitazawa,Koichi. Kinbara,Kazushi. Saigo,Kazuhiko.*Journal of Polymer Science:Part A: Polymer Chemisrtry,Vol.36,3139-3146(1998)
53)"Carbon allotropes of dumbbell structure:C121 and C122"Dragoe,N. tanibayashi,S. Nakahara,K. Nakao,S. Shimotani,H. Xiao,L. Kitazawa,K. Achiba,Y. Kikuchi,K. and Nojima,K.*Chem.Commum.(1999) 85-86
54)"Measurement of Oxygen Pressure Increase in Magnetic Field"Nakagawa,J. Hirota,N. Kitazawa,K. Yokoi,H. Kakudate,Yozo. Fujiwara,S.*IEEE Transactions on Magnetics,Vol.34, No.4, July 1998
55)“磁場による酸素溶解加速効果”池添泰弘・廣田憲之・崎浜竜也・茂木邦雄・植竹宏往・本間琢朗・中川準・菅原宏治・北沢宏一* 日本応用磁気学会誌 Vol.22 No.4-2 p.821-824 (1998)
56)“水の蒸発に対する磁場効果とその発生機構”中川準・廣田憲之・北澤宏一・正田誠・萩原広康* 日本応用磁気学会誌 Vol.22 No.4-2 p.825-828 (1998)
57)“植物の発芽過程への勾配磁場効果”廣田憲之・崎浜竜也・中川準・北澤宏一・横井裕之・加藤隆二・角館洋二・薄葉 州・ 藤原修三* 日本応用磁気学会誌 Vol.22 No.4-2 p.829-832 (1998)
58)“磁場中加熱による大気流動制御”植竹宏往・中川準・廣田憲之・北澤宏一* 日本応用磁気学会誌 Vol.22 No.4-2 p.833-835 (1998)
59)“温度可変型走査型ホール素子顕微鏡による強磁性体および高温超伝導体の磁場分布観察福村知昭・菅原宏治・北澤宏一・長谷川哲也・田中健一・永宗 靖・野田武司・榊 裕之・神田直樹・川崎雅司・鯉沼秀臣・田口 仁・中川 準・西尾博明* 日本応用磁気学会誌 Vol.22 No.4-2 p.845-848 (1998)
60)"非磁性液体を用いた勾配磁場センサ"中川準・植竹宏往・廣田憲之・北澤宏一*日本応用磁気学会誌 23,1443-1436(1999)
61)"磁気アルキメデス浮上法による反・常磁性体の安定浮上"池添泰弘・茂木邦雄・鈴木隆史・廣田憲之・植竹宏往・渋谷正徳・中川準・北澤宏一*日本応用磁気学会誌 23, 1557-1560(1999)
62)"高磁気力小型マグネットの検討"植竹宏往・廣田憲之・北澤宏一・三好一富*日本応用磁気学会誌 23, 1601-1604(1999)
63)"Scanning tunneling microscopy/spectroscopy of dangling-bond wires fabricated on the Si(100)-2×1-H surface"Hitosugi,T. Hashizume,T. Heike,S. Kajiyama,H. Wada,Y. Watanabe,S. Hasegawa,T. Kitazawa,K.*Applied Surface Science 130-132(1998) p.340-345
1)北沢宏一”ここまで進んだ!超電導材料の応用 -高温超電導材料を中心に-”*工業材料 vol.46 No.4 (1998年4月号) p.102~105
2)北沢宏一”高温超伝導の発見から現在まで”*応用物理 第67巻 第8号 p.929-931<特集>チャンスを生かせ ◆新分野の創造(1998)
4)北沢宏一 “新磁気科学-モーゼ効果、蒸発磁気効果、磁気アルキメデス浮上など-”ISTECジャーナル Vol.11 No.2 1998
5)北沢宏一 “科学技術民族大移動時代の到来”21世紀フォーラム 66(1998)5
6)北沢宏一 “磁場とその新しい応用”*新技術協会会報 第2号 p.9-24
7)北沢宏一 “高温超電導材料”*工業材料 vol.47 No.1 (1999) 92~93
8)北沢宏一 “高温超伝導:実験で何を解明したか、何が解明できていないのか”*パリティ vol.14 No.01 1999-01(1月号) p.39~47
9)Koichi KITAZAWANew Magneto-science: Moses Effect, Field Enhanced Vaporization,Magneto-Archimedes Levitation, etc.”*ISTEC Journal Vol.11 No.2 1998 p.35-42
10)池添泰弘・廣田憲之・北澤宏一 “反・常磁性物質の磁気浮上 -磁気アルキメデス浮上-”*固体物理 vol.34 No.3 1999 p.55-60
11)北澤宏一 “高温超伝導の過去・現在・夢 -臨界電流問題を中心に-”*FSST NEWS No.72 p.8-19(1999)3月号
12)高温超伝導の科学(分担執筆)第3章 執筆および編集北澤宏一 裳華房 (1999)
13)高温超伝導の科学(分担執筆)"6.4.1 結晶組織と超伝導特性"岸尾 光二、pp.416-423、裳華房 (1999)
14)高温超伝導体とエキゾチック超伝導体(分担執筆)[実験物理科学シリーズ3]"2.2.2 浮遊帯域法による結晶成長"岸尾 光二、pp.115-125、共立出版(1999)
15)応用物理用語大事典(<超伝導>責任編集委員)岸尾 光二、オーム社(1999)
16)"Pb置換Bi2212の高臨界電流特性"13)下山淳一*応用物理, 67(10), 1171-1175 (1998).
17)"最も高いTcを示す高温超伝導体"岸尾光二*別冊化学「これはすごい!化学の世界記録集」, 化学同人 62-64(1999).
18)"最も高いJcを示す高温超伝導体"下山淳一別冊化学「これはすごい!化学の世界記録集」, 化学同人 81-83(1999).
19) 外村 彰“ 電子波で見るミクロの磁束ピン止め現象”*低温工学33(1998)P282-289
20)外村 彰“ 超伝導磁束量子と欠陥の相互作用の直接観察-磁束量子の川-”*まてりあ37(1998)P387
21)外村 彰“ 高温超伝導がここまで見える 動き回るミクロの磁束量子”*科学 69(1999)P429-434
Research project
  • Core Research for Evolutional Science and Technology;Phenomena of Extreme Conditions
Information research report
  • (In Japanese)北沢 宏一. 極限環境状態における現象 電子波の位相と振幅の微細空間解像. 戦略的基礎研究推進事業 平成10年度 研究年報,1999. p.427 - 435.