2007 Fiscal Year Annual Research Report
ナノスケール4d/5d遷移金属の電気・光学・力学的手法による強磁性誘起
| Project/Area Number |
19310077
|
|---|
| Research Institution | Keio University |
|---|
Principal Investigator |
佐藤 徹哉 Keio University, 理工学部, 教授 (20162448)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
牧 英之 慶應義塾大学, 理工学部, 助教 (10339715)
篠原 武尚 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用部門, 博士研究員 (90425629)
影島 博之 日本電信電話株式会社NTT物性・科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (70374072)
栄長 泰明 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (00322066)
|
|---|
| Keywords | 4d / 5d遷移金属ナノ粒子 / 常磁性 / 強磁性スイッチイング / XMCD測定 / ESR測定 / バンド計算 / ナノワイヤー / 軌道角運動量 / フリースタンディングナノ粒子 |
|---|
| Research Abstract |
強磁性寸前の金属と位置づけられるPd、 Ptなどの4d/5d遷移金属では、微細構造をとると強磁性体に変化する場合がある。この常磁性/強磁性スイッチイングを利用することで、新たな原理に基づく磁気デバイスが開発できるものと期待される。本研究では、外的手法によりナノスケールサイズの形状を持つ4d/5d遷移金属の磁性を操作することを目的とした基礎研究を目的とする。
ガス中蒸発法で作製したフリースタンディングなPdナノ粒子に関しては、X線磁気円二色性(XMCD)および電子スピン共鳴(ESR)の測定を用いて、その磁性に対する軌道角運動量の評価を行なった。In situで行なったXMCD測定では強磁性の存在を示すスペクトルが観測され、軌道角運動量とスピン角運動量に起因する磁気モーメントの比が約0.1と求まり、強磁性への軌道成分の寄与が見出された。さらに、ナノ粒子では4dバンド中の正孔の増加が観測され、これは強磁性発現と関連するものと考えられる。一方、ESR測定には2つのピークが観測され、それぞれがナノ粒子表面と内部の強磁性に対応する可能性が示唆された。また、それらのg因子は2からシフトしており、軌道角運動量0.06h、0.015hが求まった。
Pd薄膜の磁気状態をバンド計算を基に議論した結果、(100)薄膜では過去に報告されているように、量子井戸の存在により膜厚に対する磁性の挙動を説明することができたが、(111)薄膜の磁性の挙動は(100)薄膜に比べ非常に複雑であることが分かった。これは、ナノ粒子表面磁性が面方位に依存するというこれまでの結果を説明する手がかりを与えるものと考えられる。また、1次元Pdの作製を目指して、カーボンナノチューブ中でPdナノワイヤーの作製を試みた。その結果約70nmのナノワイヤーを作製することができた。さらに、 Ptナノ粒子を化学的手法により作製し、磁性を調べた結果、ptナノ粒子が強磁性を発現することを見出した。
|
