2012 Fiscal Year Annual Research Report
電気磁気効果を用いたナノスケール金属およびナノ粒子集合体の磁気秩序制御
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24310093
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
佐藤 徹哉 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (20162448)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 忍 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (60276417)
牧 英之 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (10339715)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 電気磁気効果 / 磁気秩序制御 / 交換増大 / Pdナノ構造体 / 強磁性ナノ粒子集合体 / 電気二重層 / 強誘電体 / 第1原理計算 |
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| Research Abstract |
本研究では、2つの方向から電気および磁気的自由度の結合により生じる電気磁気効果を利用して物質の磁気秩序、特に大きな自発磁化を持つ強磁性状態の制御を目指す。
(1)交換増大した金属のフェルミエネルギーE_Fを電場により変化させることで強磁性発現条件の境界で磁性を制御する。このために、Pdのナノ粒子および超薄膜に注目した。まず、強誘電体BaTiO_3の分極から発現する電場を用いたPdナノ粒子の磁性制御を目指す。Pdナノ粒子とBaTiO_3ナノ粒子の超格子を用いて、BaTiO_3ナノ粒子のキュリー温度T_c上下で分極の有無に伴うPdナノ粒子の磁性の変化を調べる。これまで、強誘電体BaTiO_3およびPdナノ粒子の作製、BaTiO_3ナノ粒子のキュリー温度左の評価を行った。次に、Pd(100)超薄膜ヘイオン液体を用いた電気2重層を用いて電場を印加し、帯電状態での磁性の変化を調べる。これまで、Pd(100)超薄膜では15～25原子層で強磁性が発現し、その磁化が膜厚に依存して振動的に変化することを見出し、その磁性発現の起源を第1原理計算から明らかにするとともに、電界印加実験に適する膜厚を特定した。また、イオン液体を含む高分子フィルムを作製し、電気化学的評価により印加可能な電圧範囲を見積った。これらを基に素子を作成し、磁気光学効果の測定を行った。
(2)相互作用の強い強磁性微粒子集合体で、微粒子の磁気異方性を電場で変化させ、相互作用とのバランスの変化を用いて磁性を制御する。このために、Feナノ粒子集合体を用い、強誘電体の分極およびイオン液体に形成される電気二重層を用いて強電場を実現する。これまで、粒径が制御されたFeナノ粒子を用いた微粒子集合体を作製した。Feナノ粒子は大気中では酸化が進むことから、予備実験としてFe_3O_4ナノ粒子をMgO層で覆ったコア-シェル粒子を作成し、ファラデー効果を測定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで、超格子・超薄膜などの測定試料の作製、および測定系の構築に注力してきたが、その実現に困難が生じ、計画よりも多少遅れている部分もあるが、Pd薄膜の理論・実験的研究などに関しては順調に進展している。今後、試料作製、測定系の構築の準備が整えば、研究は順調に進むものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、超格子等の試料作製条件の特定を早急に進める。次に、イオン液体を用いた電界印加の条件を特定して、電界印加下での磁性の観測に早い段階で入ることを目指す。また、課題(1)を遂行する上で、その中心をなすPdの磁性の起源に関するより厳密な理解を行うために、放射光を用いた実験も並行して進める予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
2012年度において、学会等への旅費の使用額が予定より少なかったため、直接経費次年度使用額が生じた。2013年度はより活発な学会活動等を行い、この額を旅費等で使用する予定である。裕
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Research Products
(6 results)
