磁性薄膜の光制御とその評価手法の探索

• 研究課題/領域番号: 14050089
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 栄長 泰明 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (00322066)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 41,800千円 (直接経費: 41,800千円); 2006年度: 6,700千円 (直接経費: 6,700千円); 2005年度: 6,700千円 (直接経費: 6,700千円); 2004年度: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円); 2003年度: 10,400千円 (直接経費: 10,400千円); 2002年度: 10,800千円 (直接経費: 10,800千円)
• キーワード: 磁性材料 / 光機能性材料 / 光制御 / 強磁性体 / フォトクロミック材料 / ナノ粒子 / 表面磁性 / 光スイッチング / プルシアンブルー / 超微粒子 / 分子集合体 / スイッチング材料 / 酸化鉄微粒子 / 光応答性錯体 / 希土類 / 分子磁性 / マトリックス単離

研究概要

高密度光磁気記録材料開発などの観点から、光照射により磁性、金属のスピン状態の可逆なスイッチングが可能な固体物質開発が盛んである。従来報告されている光磁性スイッチング現象の基本は、基底状態に光照射を行うことにより準安定状態を捕捉できるという、双安定性を示すものである。しかしながら、それらの準安定状態の捕捉の多くは極低温でのみ実現されるものであり、室温における磁性の光制御が求められているにも関わらず、新規な系の設計が難しく、設計指針が一般化されていなかった。そこで本研究では、そのための新たな設計指針の一つとして「光応答性を示す分子を利用した光磁性制御」を提示し、いくつかの光スイッチング可能なシステムを創製し、徐々にその性能を高めてきた。終盤では、磁性体ナノ微粒子の表面をフォトクロミック分子であるアゾ化合物で修飾することによって、室温にてその磁性を可逆に光スイッチングすることに成功し、なかでも、FePtナノ微粒子を用いた際には室温強磁性も実現しており、光記録材料などへの応用も期待できるようになってきた。また、逆ミセル法を用いた光制御型磁性ナノ微粒子の作製や、磁性金ナノ粒子を利用したシステムの構築など、新規な光磁性システムの創製にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Reversible photo-switching of ferromagnetic FePt nanoparticles at room temperature. (2007)
  • 著者名/発表者名: 須田理行, 中川勝, 彌田智一, 栄長泰明
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 129 ページ: 5538-5543
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible photo-switching of ferromagnetic FePt nanoparticles at room temperature. (2007)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Suda, Masaru Nakagawa, Tomokazu Iyoda, Yasuaki Einaga
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 129 ページ: 5538-5543
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Reversible Photo-switching of Ferromagnetic FePt Nanoparticles at Room Temperature (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Suda, M.Nakagawa, T.Iyoda, Y.Einaga
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc (印刷中)
• [雑誌論文] Photomagnetic Hybrid Ultrathin Films (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Yamamoto, Y.Einaga
  • 雑誌名: J. Solid State Electrochem (印刷中)
• [雑誌論文] Phtocontrol of the electronic states of iron coordinated to hotoresponsive polyaniline. (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Oshida, Y.Einaga
  • 雑誌名: `Thin Soid Films (印刷中)
• [雑誌論文] Photo-switching magnetic materials (2006)
  • 著者名/発表者名: 栄長泰明
  • 雑誌名: J. Photochem. Photobio. C. 7 ページ: 69-88
  • NAID: 10019275506
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-controlled magnetization of CdS-modified Prussian Blue nanopatricles. (2006)
  • 著者名/発表者名: 田口実, 八木一三, 中川勝, 彌田智一, 栄長泰明
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 128 ページ: 10978-10982
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-switching magnetic materials (2006)
  • 著者名/発表者名: Yasuaki Einaga
  • 雑誌名: J. Photochem. Photobio. C. 7 ページ: 69-88
  • NAID: 10019275506
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Photo-controlled magnetization of CdS-modified Prussian Blue nanopatricles. (2006)
  • 著者名/発表者名: Minori Taguchi, Ichizo Yagi, Masaru Nakagawa, Tomokazu Iyoda, Yasuaki Einaga
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 128 ページ: 10978-10982
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Photo-switching magnetic materials (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Einaga
  • 雑誌名: J. Photochem. Photobio. C 7 ページ: 69-88
  • NAID: 10019275506
• [雑誌論文] Photomodulation of a Chiral Nematic Liquid Crystal by the Use of a Photoresponsive Ruthenium(III) Complex. (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Mitsuoka, H.Sato, J.Yoshida, A.Yamagishi, Y.Einaga
  • 雑誌名: Chem. Mater. 18 ページ: 3442-3447
• [雑誌論文] Photo-controlled Magnetization of CdS-Modified Prussian Blue Nanoparticles (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Taguchi, I.Yagi, M.Nakagawa, T.Iyoda, Y.Einaga
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 128 ページ: 10978-10982
• [雑誌論文] Photomagnetic Langmuir-Blodgett Films Consisting Azobenzene and Prussian Blue : Correlation Between the Film Structure and the Photomagnetic Efficiency (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Yamamoto, Y.Umemura, O.Sato, Y.Einaga
  • 雑誌名: Sci.Tec.Adv.Mater. (印刷中)
• [雑誌論文] Photo-control of Magnetization by Photochromic Compounds (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Einaga
  • 雑誌名: Bull.Chem Soc.Jpn. 79 ページ: 361-372
  • NAID: 10017309773
• [雑誌論文] Observation of the Anisotropic Photoinduced Magnetization Effect in Co-Fe Prussian Blue Thin Films Fabricated by Using the Clay Langmuir-Blodgett Films as a Template (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Yamamoto, Y.Umemura, O.Sato, Y.Einaga
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 127 ページ: 16065-16073
• [雑誌論文] Photo-switchable Magnetic Nanoparticles of Prussian Blue with Amphiphilic Azobenzene (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Taguchi, K.Yamada, K.Suzuki, O.Sato, Y.Einaga
  • 雑誌名: Chem.Mater. 17 ページ: 4554-4559
• [雑誌論文] Photoswitchable Magnetic Layer-by-Layer Films Consisting of Azobenzene Derivatives and Iron-Oxide Nanoparticles (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Suda, Y.Miyazaki, Y.Hagiwara, O.Sato, S.Shiratori, Y.Einaga
  • 雑誌名: Chem.Lett 34 ページ: 1028-1029
  • NAID: 10016469432
• [雑誌論文] The structure, photo-induced magnetization and correlation of the cyano-bridged two-dimensional hetero-bimetallic compounds. (2005)
  • 著者名/発表者名: G.Li, P.Yan, O.Sato, Y.Einaga
  • 雑誌名: J.Solid State Chem. 178 ページ: 36-40
• [雑誌論文] Visible Light-Induced Magnetization Change of the Cyano-Bridged 3d-4f Heterobimetallic (2004)
  • 著者名/発表者名: G.Li, O.Sato, T.Akitsu, Y.Einaga
  • 雑誌名: J.Solid State Chem 187 ページ: 3835-3838
• [雑誌論文] Formation of a Stable Sheet of Prussian Blue in a Clay-Organic Hybrid Film (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Umemura, Y.Einaga, A.Yamagishi
  • 雑誌名: Mater.Lett. 58 ページ: 2472-2475
• [雑誌論文] Reversible Photo-switching of Magnetization of Magnetic Iron Oxide Nanoparticles at Room Temperature. (2004)
  • 著者名/発表者名: R.Mikami, M.Taguchi, K.Yamada, K.Suzuki, O.Sato, Y.Einaga
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 43 ページ: 6135-6139
• [雑誌論文] Electric-field Induced Conductance Switching in FeCo Prussian Blue Analogues. (2004)
  • 著者名/発表者名: O.Sato, T.Kawakami, M.Kimura, S.Hishiya, S.Kubo, Y.Einaga
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 126 ページ: 13177-13178
• [学会発表] Photochromic Magnetic Materials (2007)
  • 著者名/発表者名: 栄長泰明
  • 学会等名: ISOP (International Symposium on Photochromism)
  • 発表場所: カナダ・バンクーバー
  • 年月日: 2007-10-07
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Photochromic Magnetic Materials (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasuaki Einaga
  • 学会等名: ISOP (International Symposium on Photochromism)
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [産業財産権] 光磁性材 (2005)
  • 発明者名: 栄長泰明 他
  • 権利者名: 慶應義塾大学
  • 産業財産権番号: 2005-263022
  • 出願年月日: 2005-09-09
• [産業財産権] 光磁性材 (2005)
  • 発明者名: 栄長 泰明, 高橋 翼, 三上 理恵
  • 権利者名: 慶應義塾大学
  • 産業財産権番号: 2005-021830
  • 出願年月日: 2005-01-28
• [文献書誌] 栄長泰明, 田口実, 李光明, 秋津貴城, 顧忠沢, 須貝威, 佐藤治: "Magnetization Increase of Iron Oxide by the Photo-induced Aggregation of Spiropyran."Chem.Mater.. 15. 8-10 (2003)
• [文献書誌] 佐藤治, 速水真也, 栄長泰明, 顧忠沢: "Control of the Magnetic and Optical Properties in Molecular Compounds by Electrochemical, Photochemical and Chemical Methods"Bull.Chem.Soc.Jpn.. 76. 443-470 (2003)
• [文献書誌] 田口実, 李光明, 顧忠沢, 佐藤治, 栄長泰明: "Magnetic Vesicles of Amphiphilic Spiropyran Containing Iron Oxide Particles on Solid State Substrate"Chem.Mater.. 15. 4756-4760 (2003)
• [文献書誌] 山本崇史, 室伏亜希子, 梅村泰史, 佐藤治, 栄長泰明: "Photoswitchable Magnetic Langmuir-Blodgett Films."Trans.Mater.Res.Soc.Jpn.. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 山本崇史, 梅村泰史, 佐藤治, 栄長泰明: "Photoswitchable Magnetic Films : Pnussian Blue Intercalated in Langmuir-Blodgett Films Consisting of an Amphiphilic Azobenzene and a Clay Mineral."Chem.Mater.. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 栄長泰明, 三上理恵, 秋津貴城, 李光明: "Reversible Photocontrol of Molecular Assemblies of Metal Complex Containing Azo-Amphiphiles"Thin Solid Films. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 栄長泰明, 神武正紘, 山田康洋, 佐藤治: "57Fe Mossbauer Study on Photo-induced Spin Transition of Ferrocene in Polymer Matrices."Chem.Lett. 32. 846-847 (2003)
• [文献書誌] 李光明, 秋津貴城, 佐藤治, 栄長泰明: "Photoinduced Magnetization for Cyano-bridged 3d-4f Hetero-bimetallic Assembly Nd(DMF)4(H2O)3(μ-CN)Fe(CN)5-H2O(DMF=N, N-dimethylformamide)"J.Am.Chem.Soc.. 125. 12396-12397 (2003)
• [文献書誌] 高橋一志, 川上智子, 顧忠沢, 栄長泰明, 藤嶋昭, 佐藤治: "An Abrupt Spin Transition Based on Short S・・S Contacts in a Novel Fe(II) Complex Whose Ligand Contains a 1,3-dithiole Ring."Chem.Commnun.. 2374-2375 (2003)
• [文献書誌] 秋津貴城, 栄長泰明: "A Redetermination of bis(N-Methyl- and N-ethyl-ethylenediamine N, N')bis(perchlorato-O)copper(II)."Acta.Crystallographica. E59. m991-m993 (2003)
• [文献書誌] 李光明, 秋津貴城, 佐藤治, 栄長泰明: "Three Dimenssional 3d-4f Hetero-bimetallic Coordination Polymers Through Hydrogen Bonds-Synthesis, Structures, and Mossbauer Spectrum Analysis."J.Coord.Chem.. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 李光明, 秋津貴城, 佐藤治, 栄長泰明: "Synthesis, Crystal Structure and Magnetic Properties of Two New Hetero-Bimetallic Assemblies."J.Coord.Chem.. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 秋津貴城, 栄長泰明: "Thermal and Photo-Responsibility of Axial Semi-Coordination Bonds in Copper(II) Complex."Bull.Chem.Soc.Jpn.. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 秋津貴城, 岩倉いづみ, 池野健人, 栄長泰明, 山田徹: ""[N,N'-Bis(2-methoxycarbonyl-3-oxobuthlidene)-ethylenediaminoto-κ4O,N,N',O']cobalt(II)."Acta Crystallographica. E60. m149-m150 (2004)
• [文献書誌] 秋津貴城, 栄長泰明: "Bis(N,N-dimethylethylenediamine N,N')bis(perchlorato-O) copper(II)"Acta Crystallographica. E60. m234-m236 (2004)
• [文献書誌] 秋津貴城, 栄長泰明: "Bis(N,N'-dimethylethylenediamine-κ2N,N')bis(acetone-κO)diperchlorate copper(II)"Acta.Crystallographica. C60. m162-m168 (2004)
• [文献書誌] 李光明, 秋津貴城, 佐藤治, 栄長泰明: "First Observation of Photoinduced Magnetization for Cyano-bridged 3d-4f Hetero-bimetallic Assembly Nd(DMF)4(H2O)3(□-CN)Fe(CN)5-H2O (DMF=N, N-dimethylformamide)."Hyperfine Interactions. C(掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 山本崇史, 梅村泰史, 佐藤治, 栄長泰明: "Photomangnetic Co-Fe Prussian Blue Thin Films Fabricated by the Modified Langmuir-Blodgett Technique."Chem.Lett.. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 角崎健太郎, 栄長泰明, Tata N.Rao, 藤嶋昭: "Fabrication and Electrochemical Characterization of Boron-Doped Diamond Microdisc Array Electrodes"Chemistry Letters. 502-503 (2002)
• [文献書誌] 栄長泰明, 山本崇史, 須貝威, 佐藤治: "Reversible Photo-controllable Vesicles Consisting of Azobenzene"Chemistry of Materials. 14. 4846-4850 (2002)
• [文献書誌] 速水真也, 佐藤治, 井上克也, 栄長泰明, 前田米蔵: "Thermal and Optical Switching of Iron(III) Complexes"Journal of Nuclear Radiochemical.Science. 3. A1-A9 (2002)
• [文献書誌] 栄長泰明, 田口実, 李光明, 秋津貴城, 顧忠沢, 須貝威, 佐藤治: "Magnetization Increase of Iron Oxide by the Photo-induced Aggregation of Spirophyran"Chemistry of Materials. 15. 8-10 (2003)
• [文献書誌] 佐藤治, 速水真也, 栄長泰明, 顧忠沢: "Control of the Magnetic and Optical Properties in Molecular Compounds by Electrochemical, Photochemical and Chemical Methods"Bulletin of Chemical Society of Japan. 77(発行予定). (2003)