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ペロブスカイト磁気ナノグラニュラーにおける光誘起型巨大磁気誘電効果の発現

研究課題

研究課題/領域番号 17K19019
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関北海道大学

研究代表者

海住 英生  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70396323)

研究分担者 西井 準治  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60357697)
芥川 智行  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60271631)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードスピントロニクス / 磁気ナノ構造 / 誘電体 / 光電流 / トンネル効果
研究成果の概要

本研究では、ペロブスカイト太陽電池(PSC)に磁気ナノ粒子を分散させた光磁気ナノグラニュラー(p-MNG)において、光誘起型巨大磁気誘電効果の可能性を探究することを目的とした。その結果、MgF2絶縁体中にFe磁性ナノ粒子を分散させた磁気ナノグラニュラーにおいて、磁気誘電効果の観測に成功し、実験結果がデバイ・フレーリッヒ模型に基づく理論計算により定量的に説明できることがわかった。さらに、CH3NH3PbI3 PSCにおいて光誘電効果の発現にも成功した。これらの実験・計算結果をベースに、p-MNGの光誘起型磁気誘電効果について理論計算を行った結果、巨大な誘電率変化が得られることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題の推進により、ペロブスカイト太陽電池に磁気ナノ粒子を分散させた新しいタイプの光磁気ナノグラニュラーにおいて、光誘起型巨大磁気誘電効果の発現が期待できることが理論的に明らかになった。今後は、当該研究を更に推進させることで、光学(特に太陽電池研究分野)と磁性(特にスピントロニクス)、そして、誘電性が互いに融合した新たな学際領域の創出が期待できるとともに、次世代超高性能磁気センサ・メモリ、インピーダンスチューナブル素子の実現に向けた新たな設計指針を導けるものと考えられる。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 9件、 招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ブラウン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ブラウン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Ferroelectric Alkylamide Substituted Helicene Derivative with 2D Hydrogen-Bonding Lamellar Phase2019

    • 著者名/発表者名
      Hayato Anetai, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino, Higashi Kobayashi, Nozomi Saito, Masanori Shigeno, Masahiko Yamaguchi, and Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 141 ページ: 2391-2397

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A trinuclear iron(III) complex of a triple non-innocent ligand toward spin-structured molecular conductors2019

    • 著者名/発表者名
      Norihisa Hoshino and Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 24 号: 72 ページ: 19323-19331

    • DOI

      10.1002/chem.201804280

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Motion of Organic Ligands in Polar Layered Cobalt Phosphonates2018

    • 著者名/発表者名
      Cai Zhong-Sheng、Hoshino Norihisa、Bao Song-Song、Jia Jiage、Akutagawa Tomoyuki、Zheng Li-Min
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 24 号: 51 ページ: 13495-13503

    • DOI

      10.1002/chem.201801301

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Robustness of Voltage-induced Magnetocapacitance2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kaiju, T. Misawa, T. Nagahama, T. Komine, O. Kitakami, M. Fujioka, J. Nishii, and G. Xiao
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-018-33065-y

    • NAID

      120006536950

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ESIPT fluorescent chromism and conformational change of 2-(2-hydroxyphenyl-5'-sulfonic acid)benzothiazole by amine sorption2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakane, T. Takeda, N. Hoshino, K. Sakai, and T. Akutagawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 122 号: 28 ページ: 16249-16255

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b03248

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Response of Random Lasing Modes in a ZnO nanoparticle film deposited on a NiFe thin film2018

    • 著者名/発表者名
      Hideki Fujiwara, Hideo Kaiju, Junji Nishii, Keiji Sasaki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 号: 13 ページ: 131108-131108

    • DOI

      10.1063/1.5040720

    • NAID

      120006725825

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Molecular Assemblies Toward a New Frontier in Materials Chemistry2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      Mater. Chem. Front.

      巻: 2 号: 6 ページ: 1064-1073

    • DOI

      10.1039/c7qm00603a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Tunnel Magnetocapacitance in Single-layered Fe/MgF2 Granular Films2018

    • 著者名/発表者名
      R. Msiska, S. Honjo, Y. Asai, M. Arita, A. T. Fukuchi, Y. Takahashi, N. Hoshino, T. Akutagawa, O. Kitakami, M. Fujioka, J. Nishii and H. Kaiju
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ボウル状トリチアスマネン誘導体の強誘電性2018

    • 著者名/発表者名
      Wu JianYun、武田 貴志、星野 哲久、甲山 雅也、古川 俊輔、斎藤 雅一、芥川 智行
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Tunnel Magnetocapacitance in Fe/MgF2 Magnetic Nanogranular Films2018

    • 著者名/発表者名
      R. Msiska, S. Honjo, Y. Asai, M. Arita, A. T. Fukuchi, Y. Takahashi, N. Hoshino, T. Akutagawa, O. Kitakami, M. Fujioka, J. Nishii and H. Kaiju
    • 学会等名
      平成30年度物質・デバイス領域共同研究拠点 展開共同研究B「新機能創出に向けたスピンダイナミクスに関する研究」研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ジアルキルテレフタルアミド誘導体の強誘電性2018

    • 著者名/発表者名
      川名 萌枝子、武田 貴志、星野 哲久、芥川 智行
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Study on Tunnel Magnetocapacitance in Fe/MgF2 Nanogranular Films2018

    • 著者名/発表者名
      R. Msiska, S. Honjo, Y. Asai, M. Arita, A. T. Fukuchi, Y. Takahashi, N. Hoshino, T. Akutagawa, O. Kitakami, M. Fujioka, J. Nishii and H. Kaiju
    • 学会等名
      日本材料科学会第4回マテリアルズ・インフォマティクス基礎研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 分子性材料の基礎と将来2018

    • 著者名/発表者名
      芥川智行
    • 学会等名
      第228回フォトポリマー懇話会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Magnetocapacitance effect in magnetic tunnel junctions2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kaiju, T. Nagahama, O. Kitakami, J. Nishii, and G. Xiao
    • 学会等名
      14th Hokkaido University-Nanjing University-NIMS/MANA Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 力で形を変える結晶~有機強弾性2018

    • 著者名/発表者名
      芥川智行
    • 学会等名
      第8回CSJフェスタ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tunnel Magnetocapacitance in Single-layered Fe/MgF2 Magnetic Granular Films2018

    • 著者名/発表者名
      R. Msiska, S. Honjo, Y. Asai, M. Arita, A. T. Fukuchi, Y. Takahashi, N. Hoshino, T. Akutagawa, O. Kitakami, M. Fujioka, J. Nishii and H. Kaiju
    • 学会等名
      The 19th RIES-Hokudai International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ferroelectricity of Alkylamide-Substituted Helicene Derivatives2018

    • 著者名/発表者名
      Hayato Anetai, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino, Higashi Kobayashi, Nozomi Saito, Masanori Shigeno, Masahiko Yamaguchi, and Tomoyuki Akutagawa
    • 学会等名
      The International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ferroelectric Non pi-planar Helicene Derivatives bearing Alkylamide-Chains2018

    • 著者名/発表者名
      H. Anetai, T. Takeda, N. Hoshino, H. Kobayashi, N. Saito, M. Shigeno, M. Yamaguchi, T. Akutagawa
    • 学会等名
      The 43rd International Conference on Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ferroelectric Bowl-to-Bowl Inversion System Based on Trithiasumanene Derivative2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Akutagawa, Jianyun Wu, Shunsuke Furukawa, Masaichi Saito
    • 学会等名
      π-EJ 2018 π-System Figuration European-Japanese Workshop 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ferroelectricity and Bowl-to-Bowl Inversion of Trithiasumanene Derivative2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Akutagawa, Jianyun Wu, Shunsuke Furukawa, Masaichi Saito
    • 学会等名
      The 8th TOYOTA RIKEN International Workshop: Organic Semiconductors, Conductors, and Electronics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] スピンデバイスにおける磁気誘電効果の理論とその実証2018

    • 著者名/発表者名
      海住英生、長浜太郎、北上修、西井準治、Xiao Gang
    • 学会等名
      第2回マテリアルズ・インフォマティクス基礎研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fe/AlOx/Fe3O4磁気トンネル接合における逆磁気キャパシタンス効果2018

    • 著者名/発表者名
      海住英生、長浜太郎、佐々木駿、島田敏宏、北上修、三澤貴浩、西井準治、Xiao Gang
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁気トンネル接合における逆磁気キャパシタンス効果2017

    • 著者名/発表者名
      海住英生、長浜太郎、北上修、西井準治、Gang Xiao
    • 学会等名
      第22回スピン工学の基礎と応用
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Inverse Tunnel Magnetocapacitance in Fe/Al-oxide/Fe3O42017

    • 著者名/発表者名
      H. Kaiju, T. Nagahama, S. Sasaki, T. Shimada, O. Kitakami, T. Misawa, M. Fujioka, J. Nishii and G. Xiao
    • 学会等名
      62nd Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Ni78Fe22/Alq3/Ni78Fe22 nanoscale junction devices utilizing thin-film edges2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Sasaki, T. Misawa, R. Msiska, S. Mori, T. Komine, N. Hoshino, T. Akutagawa, M. Fujioka, J. Nishii, H. Kaiju
    • 学会等名
      The 18th RIES-Hokudai International Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] キラルアンモニウムを用いた層状ハロゲン化金属ペロブスカイトの結晶構造と誘電応答2017

    • 著者名/発表者名
      高橋正樹、星野哲久、武田貴志、芥川智行
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Phase Transition, Crystal Structure, and Dielectric Response of Two-Dimensional Perovskites Including Chiral Ammonium2017

    • 著者名/発表者名
      M. Takahashi, N. Hoshino, T. Takeda, and T. Akutagawa
    • 学会等名
      The 6th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC6)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://nanostructure.es.hokudai.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-07-21   更新日: 2022-02-21  

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