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スピンクロスオーバーを示すナノ磁性体のミクロ多自由度ハミルトニアンに基づく理解

Research Project

Project/Area Number 11F01326
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(実験)
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

野尻 浩之  東北大学, 金属材料研究所, 教授

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) BAKER Michael Lloyd  東北大学, 金属材料研究所, 外国人特別研究員
BAKER MichaelLloyd  東北大学, 金属材料研究所, 外国人特別研究員
BAKER MICHAELLLOYD  東北大学, 金属材料研究所, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsスピンクロスオーバー / 分子磁性 / 強磁塲 / X線分光 / 中性子散乱 / 強磁場 / XMCD / 中性子 / 1次元錯体
Research Abstract

本研究で行った主な課題は4つに分類出来る。1つ目の研究は、Ni (II)のトライマー系のクラスターに関する研究である。高周波ESR装置を活用し、スピンハミルトニアンを定量的に決定し、これらの系の構造と磁性の相関を系統的に明らかにする事に成功した。2つ目の研究は、1次元の電荷移動型スピンクロスオーバー錯体に関する研究である。SPring8において、強磁場領域の軟X線吸収分光を用いて、CoFe1次元錯体の磁性を元素選択的に同定し、CoとFeの磁気状態の同定とFe-CN-Co結合における電荷移動状態を決定した。3つ目の研究として、Fe42クラスターに関する九州大学の佐藤グループとの共同研究があげられる。Fe42は、42個の鉄イオンサイトをもつ混合原子価の多面体形錯体であるが、磁化とESRによりこの物質が強磁性相互作用を有しており、その基底状態のスピンはS=45とこれまで見つかった中で最大のスピンを有する系であることが確定した。引き続いて、XASとXMCDを用いた研究を行い、電荷移動がほぼ100%おこっていること、さらにFe^<2+>状態における軌道磁気モーメントの大きさを定量的に決定することにも成功した。これらの結果は、混合原子価と電荷移動による強磁性相互作用により巨大スピンが実現し、クラスターの形状の制御により、クラスター全体の異方性を制御出来ることを示している。さらに、4つ目としてラジカルとランタノイドからなるヘテロスピン系の磁気相互作用に関して、高分解能中性子非弾性散乱によりエネルギー準位を決定し、波数依存性の解析から、基底状態と励起状態の混成が強いことを明らかにした。これは、基底状態の混成により新しい対称性をもつハミルトニアンに移行することを示している。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (16 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] X-ray Magnetic Circular Dichroism Investigation of the Electron Transfer Phenomena Responsible for Magnetic Switching in a Cyanide-Bridged [CoFe] Chain2013

    • Author(s)
      M. L. Baker, Y. Kitagawa, T. Nakamura, K. Tazoe, Y. Narumi, Y. Kotani, F. Iijima, G. N. Newton, M. Okumura, H. Oshio, H. Noiiri
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 52 Issue: 24 Pages: 13956-13962

    • DOI

      10.1021/ic402580n

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A new family of trinuclear nickel(II) complexes as single molecule magnets2013

    • Author(s)
      R. Biswas
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.

      Volume: 19 Issue: 12 Pages: 3943-3953

    • DOI

      10.1002/chem.201202795

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inelastic Neutron Scattering Studies on the Odd Antiferromagnetic Wheel Cr8Ni2012

    • Author(s)
      M. L. Baker
    • Journal Title

      Phys. Rev. B.

      Volume: 86 Issue: 6

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.064405

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-way switching in a cyanide-bridged[CoFe]chain2012

    • Author(s)
      M. L. Baker
    • Journal Title

      Nature Phys

      Volume: 8 Issue: 12 Pages: 906-911

    • DOI

      10.1038/nphys2431

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A classification of spin frustration in molecular magnets from a physical study of large odd-numbered-metal, odd electron rings2012

    • Author(s)
      M. L. Baker
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci.

      Volume: 109 Issue: 47 Pages: 19113-19118

    • DOI

      10.1073/pnas.1213127109

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A classification of spin frustration in molecular magnets from a physical study of large odd-numbered-metal, odd electron rings2012

    • Author(s)
      M. L. Baker
    • Journal Title

      Eur. Phys. J. Special Topics

      Volume: 213 Issue: 1 Pages: 53-68

    • DOI

      10.1140/epjst/e2012-01663-6

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Switching Properties of a [CoFe] Chiral 1-D Chain Complex2013

    • Author(s)
      F. Iijima, N. Hoshino, N. Yoshida, T. Shiga G. N. Newton, R. Kumai, A. Nakao, Y. Murakami, K. Tazoe, M. L. Baker, H. Nojiri, H. Oshio
    • Organizer
      4^<th> Asian Conference on Coordination Chemistry (4th ACCC)
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      2013-11-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] XMCDとESRによるFe42クラスターの巨大スピン基底状態の研究2013

    • Author(s)
      野尻浩之, Michael L. Baker, 田中卓也, 松澤智, 鳴海康雄, 中村哲也, 佐藤治
    • Organizer
      第52回電子スピンサイエンス学会年会(SEST2013)
    • Place of Presentation
      大宮ソニックシティ,さいたま市
    • Year and Date
      2013-10-24
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 希土類-ラジカルヘテロスピン系の中性子散乱とESRによる相互作用評価2013

    • Author(s)
      田中卓也, 野尻浩之, Michael L. Baker, 石田尚行, 金友拓哉, 餅田直剛, 中島健次, 河村聖子, Giovanna G Simeoni
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学, 徳島市
    • Year and Date
      2013-09-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Fe42カゴ状クラスターの強磁性と混合原子化2013

    • Author(s)
      野尻浩之, M. L. Baker, 田中卓也, 鳴海康雄, 中村哲也, 佐藤治
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学, 徳島市
    • Year and Date
      2013-09-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Exchange Coupling of Rare-Earth-Radical Hetero-Spin Magnetic Clusters-ESR and Neutron Scattering Study2013

    • Author(s)
      T. Tanaka, M. L. Baker, H. Nojiri, T. Ishida
    • Organizer
      The 12th Asia Pacific Physics Confererice (APPC2013)
    • Place of Presentation
      Makuhari, Japan
    • Year and Date
      2013-07-17
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] XMCD investigation of Charge Transfer in a One Dimensional [Fe-Co] Complex2013

    • Author(s)
      Baker Michael Lloyd
    • Organizer
      International Workshop on Development of Functionalized Molecule-based Magnetic Materials
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      2013-02-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin dynamics of molecular nanomagnets unravelled at the atomic scale by inelastic neutron scattering2013

    • Author(s)
      Baker Michael Lloyd
    • Organizer
      Workshop on Frontiers in Metal Complexes
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      2013-02-05
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Laser Induced Electron Transfer in a One Dimensional Magnetic System Studied at High Magnetic Fields2012

    • Author(s)
      Baker Michael Lloyd
    • Organizer
      Summit of Materials Science
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      2012-11-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] XMCD investigation of Charge Transfer Induced Spin Crossover Transition in a One Dimensional Fe-Co Complex2012

    • Author(s)
      Baker Michael Lloyd
    • Organizer
      The International Conference on Molecular based Magnetism
    • Place of Presentation
      Orlando, USA
    • Year and Date
      2012-10-09
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin dynamics of molecular nanomagnets fully unraveled by four-dimensional inelastic neutron scattering2012

    • Author(s)
      Baker Michael Lloyd
    • Organizer
      The International Conference on Molecular based Magnetism
    • Place of Presentation
      Orlando, USA
    • Year and Date
      2012-10-08
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] XMCD investigation of Charge Transfer Induced Spin Crossover Transition in a One Dimensional Fe-Co Complex2012

    • Author(s)
      Baker Michael Lloyd
    • Organizer
      日本物理学会2012年秋期大会
    • Place of Presentation
      Yokohama, Japan
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] High Magnetic Field EPR of Laser Induced Electron Transfer and Spin Crossover Phenomena2012

    • Author(s)
      Baker Michael Lloyd
    • Organizer
      International Symposium Electron Spin Science
    • Place of Presentation
      Matsushima, Japan
    • Year and Date
      2012-07-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Laser Induced Electron Transfer in a One Dimensional Magnetic System Studied at High Magnetic Fields2012

    • Author(s)
      Baker Michael Lloyd
    • Organizer
      Research in High Magnetic Fields 2012
    • Place of Presentation
      Wuhan, China
    • Year and Date
      2012-07-04
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] New Experimental Probes in Molecular Magnetism using INS and High Field XMCD2012

    • Author(s)
      Baker Michael Lloyd
    • Organizer
      強磁場X線・中性子実験の進展
    • Place of Presentation
      三宮研修センター,神戸市
    • Year and Date
      2012-03-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Fe-Co1次元錯体のスピンクロスオーバー転移における誘電異常とXMCD2012

    • Author(s)
      田添昂
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学,西宮市
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Time-of-fight Inelastic Neutron Scattering on Molecular Nanomagnets2011

    • Author(s)
      Baker Michael Lloyd
    • Organizer
      1st Asia-Oceania Conference on Neutron Scattering
    • Place of Presentation
      Tsukuba, Japan
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.hfpm.imr.tohoku.ac.jp/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-22   Modified: 2024-03-26  

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