スピン物性と電子相関を活用した分子素子設計のための理論手法開発

• 研究課題/領域番号: 15K17465
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 南谷 英美 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00457003)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 分子磁性 / 近藤効果 / スピン軌道相互作用 / 数値くりこみ群 / 第一原理計算 / 磁性分子 / 分子スピン / 磁気異方性

研究成果の概要

スピントロニクス応用に向けた、金属表面上の吸着分子における磁性について、分子の特性と電子相関効果の両方を取り扱う方法として、第一原理計算から有効模型を決定しそれを数値くりこみ群で解析する、２つの異なる手法を組み合わせた理論手法の開発を行った。具体的には、多種多様な近藤模型を高速に取り扱うことができる数値くりこみ群の計算パッケージを開発した。またそれを利用した金属表面上の遷移金属フタロシアニン分子における磁性の理論研究を進め、Mnフタロシアニン分子内の集合的スピン状態による近藤効果や、Feフタロシアニン分子での近藤効果とスピン軌道相互作用の競合現象の解明と言った成果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Controlled Modification of Superconductivity in Epitaxial Atomic Layer-Organic Molecule Heterostructures (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshizawa, E. Minamitani, S. Vijayaraghavan, P. Mishra, Y. Takagi, T. Yokoyama, H. Oba, J. Nitta, K. Sakamoto, S. Watanabe, T. Nakayama, and T. Uchihashi
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 17 号: 4 ページ: 2287-2293
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b05010
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rashba Splitting in Image Potential State Investigated Using Circular Dichroism Two-Photon Photoemission Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nakazawa, N. Takagi, M. Kawai, H. Ishida, R. Arafune
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 117 号: 20 ページ: 205402-205402
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.205402
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spatially extended underscreened Kondo state from collective molecular spin (2015)
  • 著者名/発表者名: Emi Minamitani, Ying-Shuang Fu, Qi-Kun Xue, Yousoo Kim, Satoshi Watanabe
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 7 ページ: 075144-075144
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.075144
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electronic and magnetic effects of a stacking fault in cobalt nanoscale islands on the Ag (111) surface (2015)
  • 著者名/発表者名: Keiji Doi, Emi Minamitani, Shunji Yamamoto, Ryuichi Arafune, Yasuo Yoshida, Satoshi Watanabe, Yukio Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 6 ページ: 064421-064421
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.064421
  • 査読あり
• [学会発表] DFT+NRG study of competition between Kondo effect and spin-orbit interaction in a single molecule (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Minamitani, R. Hiraoka, R. Arafune, N. Tsukahara, S. Watanabe, M. Kawai and N. Takagi
  • 学会等名: The 19th Asian Workshop on First-Principles: Electronic Structure Calculations (ASIAN-19)
  • 発表場所: Taiwan, National Chiao Tung University
  • 年月日: 2016-10-31
  • 国際学会
• [学会発表] 吸着分子におけるスピン物性の理論 (2016)
  • 著者名/発表者名: 南谷英美
  • 学会等名: 応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2016-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Tunable competition between Kondo effect and spin-orbit interaction in a single molecule (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Minamitani, R. Hiraoka, R. Arafune, N. Tsukahara, S. Watanabe, M. Kawai and N. Takagi
  • 学会等名: Towards Reality in Modeling of Molecular Electronics
  • 発表場所: Spain, San-Sebastian
  • 年月日: 2016-06-13
  • 国際学会
• [学会発表] 鉄フタロシアニン分子における 磁気異方性の有効模型による解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 南谷英美、高木紀明、渡邉聡
  • 学会等名: 日本物理学会第７１回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] DFT+NRG studies on the spatially extended Kondo effect in MnPc/Pb(111) (2015)
  • 著者名/発表者名: Emi Minamitani, Yingshuang Fu, Qikun Xue, Yousoo Kim, Satoshi Watanabe
  • 学会等名: Psi-k 2015
  • 発表場所: San Sebastian(Spain)
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会