フォトクロミック分子による界面磁性制御

• Project Area: New Horizons of Photochromism: Customized Molecular Design and Novel Applications
• Project/Area Number: 21021027
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 栄長 泰明 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (00322066)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,600,000 (Direct Cost: ¥4,600,000); Fiscal Year 2010: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2009: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
• Keywords: 超伝導材料 / 光制御 / 界面 / フォトクロミズム / 磁性材料

Research Abstract

ダイヤモンドにホウ素をドープすることにより導電性を付与することができ、ホウ素濃度によりその導電性の制御も可能である。近年、非常に高濃度にホウ素をドープしたダイヤモンドが低温にて超伝導特性を示すことが報告され、注目を集めている。本研究では、この高濃度にホウ素をドープしたダイヤモンドの界面に注目し、その終端化学種を制御することで超伝導特性の制御を試みた。最終的にはフォトクロミック分子を修飾することによる可逆的な光制御が目的であるが、初めに、水素終端と酸素終端における特性について調べた。
作製した水素終端ダイヤモンド薄膜には、マイスナー効果が観測された。さらに、このダイヤモンド薄膜を0.1M硫酸中にて陽極酸化を行った。水の接触角を測定したところ、水素終端ダイヤモンド薄膜で約97度であったのに対し、酸化後は約21°まで減少し、表面が酸素終端化したことがわかる。
この酸化処理後のダイヤモンド薄膜の磁化測定を行ったところ、反磁性磁化の増大が観測された。これは粒界のピンニング特性の変化によるものであると考えられる。終端変化により誘起された双極子によってダイヤモンド表面でのキャリアが増加し、粒界を透過できる電流密度が上昇した結果、水素終端ではピンニングされていた磁束が排除されるようになり、反磁性磁化が増大したものと考えられる。このことから、アゾベンゼン化合物などのフォトクロミック分子を表面修飾することにより、超伝導の反磁性磁化を可逆に光制御できる可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Electronic conductivity in Berlin green and Prussian blue (2011)
  • Author(s): D.M.Pajerowski, T.Watanabe, T.Yamamoto, Y.Einaga
  • Journal Title: Phys.Rev.B. Volume: (掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Room Temperature Ferromagnetism at the Interface between Non-magnetic Semiconductors (2010)
  • Author(s): Y.Yazaki, M.Suda, N.Kameyama, Y.Einaga
  • Journal Title: Chem.Lett. Volume: 39 Pages: 594-595
  • NAID: 10027181438
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reversible Optical Manipulation of Superconductivity (2010)
  • Author(s): A.Ikegami, M.Suda, T.Watanabe, Y.Einaga
  • Journal Title: Angew.Chem.Int.Ed. 49 Pages: 372-374
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optical Tuning of Molecule-induced Magnetism at non-Magnetic Semioonductor Nanoparticles (2009)
  • Author(s): N.Kameyama, M.Suda, Y.Einaga
  • Journal Title: Physica Status Solidi (a) 206 Pages: 2851-2856
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoreduction of Prussian Blue Intercalated into Titania Nanosheet Ultrathin Films (2009)
  • Author(s): T.Yamamoto, N.Saso, Y.Umemura, Y.Einaga
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. 131 Pages: 13196-13197
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Photo-controllable magnetic and superconducting materials (2011)
  • Author(s): Yasuaki Einaga
  • Organizer: The 1st International Symposium on Advanced Nanostructured Materials for Clean Energy (ANMCE) 2010
  • Place of Presentation: 産総研関西センター(大阪)
  • Year and Date: 2011-03-10
• [Presentation] Design of photo-controllable magnetic and superconducting materials (2010)
  • Author(s): Yasuaki Einaga
  • Organizer: Pacifichem 2010
  • Place of Presentation: ホノルル(米国)
  • Year and Date: 2010-12-19
• [Presentation] Photochromic Magnetic Materials (2010)
  • Author(s): Yasuaki Einaga
  • Organizer: th International Symposium on Organic Photochromism (ISOP2010)
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2010-10-20
• [Presentation] フォトクロミック分子による磁性と超伝導の光制御 (2010)
  • Author(s): 栄長泰明
  • Organizer: 日本化学会第4回関東支部大会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2010-08-31
• [Presentation] Photo-controllable Magnetic Nano-materials (2009)
  • Author(s): Y.Einaga
  • Organizer: 22nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2009)
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2009-11-18
• [Remarks]
  • URL: http://www.educ.cc.keio.ac.jp/-einaga/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.educ.cc.keio.ac.jp/~einaga/index.html