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スピンクロスオーバーを示すナノ磁性体のミクロ多自由度ハミルトニアンに基づく理解

研究課題

研究課題/領域番号 11F01326
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(実験)
研究機関東北大学

研究代表者

野尻 浩之  東北大学, 金属材料研究所, 教授

研究分担者 BAKER Michael Lloyd  東北大学, 金属材料研究所, 外国人特別研究員
BAKER MichaelLloyd  東北大学, 金属材料研究所, 外国人特別研究員
BAKER MICHAELLLOYD  東北大学, 金属材料研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2013年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
2012年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2011年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードスピンクロスオーバー / 分子磁性 / 強磁塲 / X線分光 / 中性子散乱 / 強磁場 / XMCD / 中性子 / 1次元錯体
研究概要

本研究で行った主な課題は4つに分類出来る。1つ目の研究は、Ni (II)のトライマー系のクラスターに関する研究である。高周波ESR装置を活用し、スピンハミルトニアンを定量的に決定し、これらの系の構造と磁性の相関を系統的に明らかにする事に成功した。2つ目の研究は、1次元の電荷移動型スピンクロスオーバー錯体に関する研究である。SPring8において、強磁場領域の軟X線吸収分光を用いて、CoFe1次元錯体の磁性を元素選択的に同定し、CoとFeの磁気状態の同定とFe-CN-Co結合における電荷移動状態を決定した。3つ目の研究として、Fe42クラスターに関する九州大学の佐藤グループとの共同研究があげられる。Fe42は、42個の鉄イオンサイトをもつ混合原子価の多面体形錯体であるが、磁化とESRによりこの物質が強磁性相互作用を有しており、その基底状態のスピンはS=45とこれまで見つかった中で最大のスピンを有する系であることが確定した。引き続いて、XASとXMCDを用いた研究を行い、電荷移動がほぼ100%おこっていること、さらにFe^<2+>状態における軌道磁気モーメントの大きさを定量的に決定することにも成功した。これらの結果は、混合原子価と電荷移動による強磁性相互作用により巨大スピンが実現し、クラスターの形状の制御により、クラスター全体の異方性を制御出来ることを示している。さらに、4つ目としてラジカルとランタノイドからなるヘテロスピン系の磁気相互作用に関して、高分解能中性子非弾性散乱によりエネルギー準位を決定し、波数依存性の解析から、基底状態と励起状態の混成が強いことを明らかにした。これは、基底状態の混成により新しい対称性をもつハミルトニアンに移行することを示している。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (16件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] X-ray Magnetic Circular Dichroism Investigation of the Electron Transfer Phenomena Responsible for Magnetic Switching in a Cyanide-Bridged [CoFe] Chain2013

    • 著者名/発表者名
      M. L. Baker, Y. Kitagawa, T. Nakamura, K. Tazoe, Y. Narumi, Y. Kotani, F. Iijima, G. N. Newton, M. Okumura, H. Oshio, H. Noiiri
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 52 号: 24 ページ: 13956-13962

    • DOI

      10.1021/ic402580n

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new family of trinuclear nickel(II) complexes as single molecule magnets2013

    • 著者名/発表者名
      R. Biswas
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 19 号: 12 ページ: 3943-3953

    • DOI

      10.1002/chem.201202795

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inelastic Neutron Scattering Studies on the Odd Antiferromagnetic Wheel Cr8Ni2012

    • 著者名/発表者名
      M. L. Baker
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B.

      巻: 86 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.064405

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-way switching in a cyanide-bridged[CoFe]chain2012

    • 著者名/発表者名
      M. L. Baker
    • 雑誌名

      Nature Phys

      巻: 8 号: 12 ページ: 906-911

    • DOI

      10.1038/nphys2431

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A classification of spin frustration in molecular magnets from a physical study of large odd-numbered-metal, odd electron rings2012

    • 著者名/発表者名
      M. L. Baker
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci.

      巻: 109 号: 47 ページ: 19113-19118

    • DOI

      10.1073/pnas.1213127109

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A classification of spin frustration in molecular magnets from a physical study of large odd-numbered-metal, odd electron rings2012

    • 著者名/発表者名
      M. L. Baker
    • 雑誌名

      Eur. Phys. J. Special Topics

      巻: 213 号: 1 ページ: 53-68

    • DOI

      10.1140/epjst/e2012-01663-6

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Switching Properties of a [CoFe] Chiral 1-D Chain Complex2013

    • 著者名/発表者名
      F. Iijima, N. Hoshino, N. Yoshida, T. Shiga G. N. Newton, R. Kumai, A. Nakao, Y. Murakami, K. Tazoe, M. L. Baker, H. Nojiri, H. Oshio
    • 学会等名
      4^<th> Asian Conference on Coordination Chemistry (4th ACCC)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2013-11-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] XMCDとESRによるFe42クラスターの巨大スピン基底状態の研究2013

    • 著者名/発表者名
      野尻浩之, Michael L. Baker, 田中卓也, 松澤智, 鳴海康雄, 中村哲也, 佐藤治
    • 学会等名
      第52回電子スピンサイエンス学会年会(SEST2013)
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ,さいたま市
    • 年月日
      2013-10-24
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 希土類-ラジカルヘテロスピン系の中性子散乱とESRによる相互作用評価2013

    • 著者名/発表者名
      田中卓也, 野尻浩之, Michael L. Baker, 石田尚行, 金友拓哉, 餅田直剛, 中島健次, 河村聖子, Giovanna G Simeoni
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学, 徳島市
    • 年月日
      2013-09-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Fe42カゴ状クラスターの強磁性と混合原子化2013

    • 著者名/発表者名
      野尻浩之, M. L. Baker, 田中卓也, 鳴海康雄, 中村哲也, 佐藤治
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学, 徳島市
    • 年月日
      2013-09-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Exchange Coupling of Rare-Earth-Radical Hetero-Spin Magnetic Clusters-ESR and Neutron Scattering Study2013

    • 著者名/発表者名
      T. Tanaka, M. L. Baker, H. Nojiri, T. Ishida
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Confererice (APPC2013)
    • 発表場所
      Makuhari, Japan
    • 年月日
      2013-07-17
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] XMCD investigation of Charge Transfer in a One Dimensional [Fe-Co] Complex2013

    • 著者名/発表者名
      Baker Michael Lloyd
    • 学会等名
      International Workshop on Development of Functionalized Molecule-based Magnetic Materials
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2013-02-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Spin dynamics of molecular nanomagnets unravelled at the atomic scale by inelastic neutron scattering2013

    • 著者名/発表者名
      Baker Michael Lloyd
    • 学会等名
      Workshop on Frontiers in Metal Complexes
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2013-02-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Laser Induced Electron Transfer in a One Dimensional Magnetic System Studied at High Magnetic Fields2012

    • 著者名/発表者名
      Baker Michael Lloyd
    • 学会等名
      Summit of Materials Science
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2012-11-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] XMCD investigation of Charge Transfer Induced Spin Crossover Transition in a One Dimensional Fe-Co Complex2012

    • 著者名/発表者名
      Baker Michael Lloyd
    • 学会等名
      The International Conference on Molecular based Magnetism
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2012-10-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Spin dynamics of molecular nanomagnets fully unraveled by four-dimensional inelastic neutron scattering2012

    • 著者名/発表者名
      Baker Michael Lloyd
    • 学会等名
      The International Conference on Molecular based Magnetism
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2012-10-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] XMCD investigation of Charge Transfer Induced Spin Crossover Transition in a One Dimensional Fe-Co Complex2012

    • 著者名/発表者名
      Baker Michael Lloyd
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋期大会
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] High Magnetic Field EPR of Laser Induced Electron Transfer and Spin Crossover Phenomena2012

    • 著者名/発表者名
      Baker Michael Lloyd
    • 学会等名
      International Symposium Electron Spin Science
    • 発表場所
      Matsushima, Japan
    • 年月日
      2012-07-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Laser Induced Electron Transfer in a One Dimensional Magnetic System Studied at High Magnetic Fields2012

    • 著者名/発表者名
      Baker Michael Lloyd
    • 学会等名
      Research in High Magnetic Fields 2012
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 年月日
      2012-07-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] New Experimental Probes in Molecular Magnetism using INS and High Field XMCD2012

    • 著者名/発表者名
      Baker Michael Lloyd
    • 学会等名
      強磁場X線・中性子実験の進展
    • 発表場所
      三宮研修センター,神戸市
    • 年月日
      2012-03-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Fe-Co1次元錯体のスピンクロスオーバー転移における誘電異常とXMCD2012

    • 著者名/発表者名
      田添昂
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学,西宮市
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Time-of-fight Inelastic Neutron Scattering on Molecular Nanomagnets2011

    • 著者名/発表者名
      Baker Michael Lloyd
    • 学会等名
      1st Asia-Oceania Conference on Neutron Scattering
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.hfpm.imr.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-12-22   更新日: 2024-03-26  

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