Novel magnetic materials generated by a combination of hot spots and enhanced-quantum effects :Development of functional materials for the application of sensors

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04496
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Chiba Institute of Technology
• Principal Investigator: Yasukawa Yukiko 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10458995)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 政信 千葉工業大学, 工学部, 教授 (70296325) ; 山根 治起 秋田県産業技術センター, 電子光応用開発部, 上席研究員 (80370237)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 電気電子材料 / 磁性薄膜 / プラズモン効果 / 貴金属ナノ粒子

Outline of Final Research Achievements

We studied "magneto-plasmonic materials" consisting of a magnetic thin film and self-organized noble-metal nanoparticles. We studied to enhance the magneto-optical Kerr effect, i.e., MOKE, of the materials by the use of an assistance of an enhanced-electric field generated by localized-surface plasmon resonance (LSPR) due to noble-metal nanoparticles.
We measured the MOKE of the magneto-plasmonic materials including noble-metal nanoparticles with highly LSPR efficiency. The MOKE was increased approximately 17 times compared to that of single-layered magnetic thin film. Moreover, we experimentally demonstrated a strong correlation between the enhanced-electric field of LSPR and the MOKE.

Free Research Field

磁性材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来研究では主に理論研究から、表面プラズモン共鳴やLSPRの増強電場によるMOKEの増大について報告されてきた。それに対し実験的アプローチによりLSPRとMOKEの増大とその相関を検証したのが本研究である。
複数の分光測定から貴金属ナノ粒子によるLSPRの励起を確認し、LSPRによる増強電場の定量的評価も試みた。磁気プラズモニック物質のMOKEが特に増大する光の波長において、顕著に電場が増強することを明らかにした。LSPRの励起、増強電場の定量、MOKEの増大を包括的に実験から実証したのが本研究の学術的意義である。このような物質は将来的に高感度センサや導波路等への応用を期待できる。