希薄パラジウム合金超微粒子の巨大磁気モーメントの解析と磁性薄膜への展開

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09740519
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 寺西 利治 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助手 (50262598)
• Keywords: パラジウム / ニッケル / 超微粒子 / シェル構造 / マジック数 / 巨大磁気モーメント / バンド構造 / 磁性薄膜

Research Abstract

本研究では、5シェル構造の単分散Pd超微粒子(25Å,Magic number=561)に、Pd原子561個に対しNi原子を1〜561個の範囲で順次析出させ、希薄Pd-Ni超微粒子を合成することに焦点を当てた。ポリ(Nービニル-2-ピロリドン)存在下、エタノール/水(1/4,v/v)中でH_2PdCl_4を還元し25ÅPd超微粒子を合成後、溶媒を留去し1-プロパノールに再分散させた。次に、酢酸Niの1-プロパノール溶液を加え凍結脱気後、窒素気流中で還流することによりNi^<2+>を還元し、Pd超微粒子にNi原子を析出させた。TEM-EDXおよびXRD測定の結果、希薄PdーNi超微粒子はfcc構造を有しており、ほぼ全てのNi^<2+>が還元されPd超微粒子表面に析出していることが分った。Ni/Pd比が168/561以下の希薄Pd-Ni超微粒子の平均粒径および標準偏差は、単分散Pd超微粒子のものとほとんど変わらなかったが、Ni/Pd比が168/561以上になるとPd超微粒子表面の大部分がNiに被覆されるため、25〜30Åの粒子の割合が増加した。
SQUID装置を用いて希薄Pd-Ni超微粒子の磁気モーメントを測定したところ、析出Ni量が多くなってくると異常といって良いほどの磁気モーメントの増加がみられ、ほとんどがNiではないかと思われるほど磁気モーメントが増加することが観測された。この増加の仕方はバルクのものに比べてNi量の多い方の増加が格別急激である点において、超微粒子独特の数Kの準位の離散性を反映しているものではないかと考えられる。この事を電子構造の上から見るため、XPSによる電子密度の観測を行った。希薄Pd-Ni超微粒子のバンド構造は、析出Ni量の増加に伴い変化し、Ni/Pd=38/561でほとんどNiのバンド構造に近いものとなった。

Research Products

• [Publications] 寺西利治: "高分子による表面保護を利用した金属+1粒子の粒径制御" 表面. 35(8). 439-452 (1997)
• [Publications] 寺西利治: "粒径のそろったPdおよびNi被覆Pd+1粒子の合成と磁気特性" 日本応用磁気学会誌. 21(10). 1193-1198 (1997)
• [Publications] T.Teranishi: "Size Control of Palladium Nanoparticles and Their Crystal.Structures" Chemistry of Materials. (1998)
• [Publications] T.Teranishi: "Synthesis of Monodispersed Gdd Nanoparticles by Using Linear Polymers as Protective Agents" Advanced Materials. (1998)