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金属ナノ粒子低次元超格子を用いたナノ電子・磁気デバイスの創製

研究課題

研究課題/領域番号 15681009
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関筑波大学 (2004-2005)
北陸先端科学技術大学院大学 (2003)

研究代表者

寺西 利治  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (50262598)

研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
29,510千円 (直接経費: 22,700千円、間接経費: 6,810千円)
2005年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2004年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2003年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
キーワード金属ナノ粒子 / 超格子 / ナノ電子デバイス / 単電子トンネル / ナノ磁気デバイス / 超高密度磁気記録媒体 / トンネル抵抗 / 超高密度垂直磁気記録 / 異方性相分離構造 / 強磁性スピン偏極 / 対称性制御 / 金ナノワイヤー
研究概要

金属ナノ粒子を組織化すると、量子サイズ効果を利用した低消費電力・低発熱のナノ電子デバイスを構築することができる。さらに、金属ナノ粒子の二次元組織化技術は、Tbits/inch^2級の超高密度磁気記録媒体の創製にも極めて有用である。本年度は、デバイス構成単位となるAuクラスターの選択的大量合成、単一微細Auナノ粒子のSTS測定によるトンネル抵抗の評価、nc-AFMによるAuナノ粒子上の単一電子の観察、Auナノ粒子二次元超格子の粒子間距離低減に向けたポルフィリン誘導体保護Auナノ粒子の合成・キャラクタリゼーションについて検討した。また、高い一軸結晶自記異方性および保磁力を有するFePtナノ粒子の溶媒フリー合成法の開発を行った。
ナノデバイスの新規構成単位と期待されるAuクラスターの選択的大量合成では、ホスフィン保護AU_<11>クラスターとチオールとの配位子交換反応により、Au_<25>クラスターの選択的大量合成に成功した。Auナノ粒子の電子物性として、粒径2nm程度のアルカンチオール保護Auナノ粒子のSTS測定により、アルカンチオール層のトンネル抵抗がヘキサンチオールからオクタンチオールへの変化で1桁増加することを明らかにした。また、nc-AFMによる力測定により、Auナノ粒子上の単一電子観察に成功した。Auナノ粒子の保護配位子として、ポルフィリン誘導体であるmeso-5,10,15,20-tetrakis(2-thioacethylphenyl)porphyrinおよびmeso-5,10,15,20-tetrakis(2-thioacethylmethylphenyl)porphyrinを設計・合成し、Auナノ粒子の合成を行った。UV-visスペクトルから、ポルフィリン環がナノ粒子表面に対して平行に位置しており、ポルフィリン環とAuナノ粒子表面間の距離がポルフィリン環の電子状態や構造に影響していることが分かった。
次に、磁性ナノ粒子であるFePtナノ粒子の合成を、無溶媒条件下、オレイン酸、オレイルアミン存在下、鉄および白金アセチルアセトナートのポリオール還元により行った。その結果、磁気デバイスの実用サイズである6nmの単分散FePtナノ粒子が得られ、その二次元超格子は高い熱安定性を示した。

報告書

(3件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (17件) 図書 (7件) 産業財産権 (2件) 文献書誌 (7件)

  • [雑誌論文] Single Electron on a Nanodot in a Double-Barrier Tunneling Structure Observed by Noncontact Atomic-Force Spectroscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Azuma
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 96

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] One-Pot Synthesis of Large FePt Nanoparticles from Metal Salts and Their Thermal Stability2006

    • 著者名/発表者名
      M.Nakaya
    • 雑誌名

      Langmuir (in press)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Anisotropically Phase-Separated Biphasic Particles2006

    • 著者名/発表者名
      T.Teranishi
    • 雑誌名

      Small (in press)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 金属ナノ粒子の一次・二次構造制御と物性2006

    • 著者名/発表者名
      寺西 利治
    • 雑誌名

      Electrochemistry (印刷中)

    • NAID

      10016746313

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Size Control of FePt Nanoparticles by the Reduction of Metal Salts2005

    • 著者名/発表者名
      M.Nakaya
    • 雑誌名

      Trans.Mater.Res.Soc.Jpn. 30(2)

      ページ: 579-582

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Large-Scale Synthesis of Thiolated Au_<25> Clusters via Ligand Exchange Reactions of Phosphine-Stabilized An_<11> Clusters2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Shichibu
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 127

      ページ: 13464-13465

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Tunneling Resistance Evaluations of Double-Barrier Tunneling Structures, Including an Alkanethiol-Protected Au Nanoparticles2005

    • 著者名/発表者名
      H.Zhang
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 72

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 金属ナノ粒子の自在配列制御と電気・磁気特性2005

    • 著者名/発表者名
      寺西 利治
    • 雑誌名

      高分子 54(2)

      ページ: 70-73

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 金属ナノ粒子の構造制御と電子・磁気物性2005

    • 著者名/発表者名
      寺西 利治
    • 雑誌名

      表面 42(6)

      ページ: 176-187

    • NAID

      40006635728

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] ボトムアップのナノテクノロジー〜金属ナノ粒子の自在配列制御と電子・磁気物性〜2005

    • 著者名/発表者名
      寺西 利治
    • 雑誌名

      表面技術 56(7)

      ページ: 367-372

    • NAID

      10016613933

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] ボトムアップテクノロジーによる無機ナノ粒子多次元超格子の構築2005

    • 著者名/発表者名
      寺西 利治
    • 雑誌名

      機能材料 9

      ページ: 13-22

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of Stably Water-Soluble Gold Nanoparticles Protected by Porphyrin-Thiol Derivative2005

    • 著者名/発表者名
      M.Kanehara, T.Teranishi et al.
    • 雑誌名

      e-J.Surf.Sci.Nanotech. 3

      ページ: 30-32

    • NAID

      130004933864

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Diameter Dependence of Ferromagnetic Spin Moment in Au Nanocrystals2004

    • 著者名/発表者名
      H.Hori, T.Teranishi et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 69

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 金属ナノ粒子の自在配列制御とナノデバイスへの応用2004

    • 著者名/発表者名
      寺西利治
    • 雑誌名

      表面科学 25(12)

      ページ: 761-767

    • NAID

      10014211888

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Syntheses of the Novel Acidic and Basic Ligands and Superlattice Formation from Gold Nanoparticles through Interparticle Acid-Base Interaction2004

    • 著者名/発表者名
      M.Kanehara, T.Teranishi et al.
    • 雑誌名

      Bull.Chem.Soc.Jpn. 77(8)

      ページ: 1589-1597

    • NAID

      10013451972

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Nanoacorns : Anisotropically Phase-Segregated CoPd Sulfide Nanoparticles2004

    • 著者名/発表者名
      T.Teranishi et al.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 126(32)

      ページ: 9915-9916

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Direct Observation of Ferromagnetic Spin Polarization in Gold Nanoparticles2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamamoto, T.Teranishi et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 93(11)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] 新しい分散・乳化の科学と応用技術の新展開2006

    • 著者名/発表者名
      寺西 利治
    • 出版者
      株式会社テクノシステム(印刷中)
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] 次世代のナノ・マイクロパターニングプロセス技術2006

    • 著者名/発表者名
      寺西 利治
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー株式会社(印刷中)
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] Bottom-up Nanofabrication : Supramolecules, Self-Assemblies, and Organized Films2006

    • 著者名/発表者名
      T.Teranishi
    • 出版者
      American Scientific Publishers(in press)
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] プラズモンナノ材料の設計と応用展開2006

    • 著者名/発表者名
      寺西 利治
    • 出版者
      (株)シーエムシー出版(印刷中)
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] ナノマテリアルハンドブック2005

    • 著者名/発表者名
      寺西 利治
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] 図解 高分子新材料のすべて2005

    • 著者名/発表者名
      寺西 利治
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      工業調査会
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology2004

    • 著者名/発表者名
      T.Teranishi et al.
    • 総ページ数
      28
    • 出版者
      American Scientific Publishers
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] Au_<25>クラスターの選択的大量合成方法2005

    • 発明者名
      寺西利治
    • 権利者名
      筑波大学
    • 産業財産権番号
      2005-234252
    • 出願年月日
      2005-08-12
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] 異方性相分離した二元金属ナノ粒子及びその製造方法2004

    • 発明者名
      寺西利治
    • 権利者名
      JST
    • 産業財産権番号
      2004-051468
    • 出願年月日
      2004-02-26
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] B.H.Sohn et al.: "Directed Self-Assembly of Two Kinds of Nanoparticles Utilizing Monolayer Films of Diblock Copolymer Micelles"Journal of the American Chemical Society. 125(21). 6368-6369 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kanehara et al.: "Formation of Various Self-Assembled 2D Superlattices of Gold Nanoparticles through Surface Modification by Acid-Base Interaction"Journal of the American Chemical Society. 125(29). 8708-8709 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Teranishi: "Fabrication and Electronic Properties of Gold Nanoparticle Superlattices"C.R.Chimie. 979-987 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nakaya et al.: "Novel Synthesis of Monodisperse FePt Nanoparticles and Magnetic Properties of Their Self-Assembled Superlattices"Chemistry Letters. 33(2). 130-131 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 寺西利治ら: "金属ナノ粒子の自在自己組織化"ナノ学会会報. 2(1). 9-16 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 寺西利治: "金属ナノ粒子の構造制御とナノデバイス応用"まてりあ. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 寺西利治: "「溶液プロセスによる金属ナノ粒子の自在配列制御」ナノマテリアルハンドブック"エヌ・ティー・エス(印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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