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表面低次元ハイブリッドスピンネットワークの量子物性と制御

研究課題

研究課題/領域番号 20K05326
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関京都大学

研究代表者

高木 紀明  京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (50252416)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード表面 / ナノサイエンス / 走査トンネル顕微鏡 / 走査トンネル分光 / 走査型トンネル顕微鏡 / グラフェン / 分子 / 吸着 / 表面分子スピン
研究開始時の研究の概要

量子揺らぎの影響が大きく、より多彩な量子相と転移現象が期待できる低次元スピンネットワークに関する現実物質での実験研究は未開拓分野である。本研究では、表面科学や錯体化学の知見に基づいて、次元や対称性を仕立てた有機分子・磁性原子からなる有機・無機ハイブリッド低次元スピンネットワークを固体表面に構築する。走査型トンネル顕微鏡や光電子分光、第一原理計算を用い、その多様な量子物性と発現機構を解明する。

研究成果の概要

スピンを有する原子や分子の低次元系を固体表面に作成し、構造や物性調べた。鉄フタロシアニン分子バイレイヤーは、Ag表面でナノネットワークを作り、(110)基板では、1次元ネットワークする。一方、(100)基板では、正方形2次元クラスターがチェッカーボード様にネットワーク構造を作る。このクラスター内の分子は、トンネルスペクトルにサイト依存性を示すことが分かったSi基板にInのバイレイヤー超伝導体を作成し、マンガンフタロシアニンを吸着すると、孤立単分子系でYuーShibaーRusinov状態が吸着量が増えると反強磁性近藤格子となることがわかった

研究成果の学術的意義や社会的意義

表面に吸着した分子系では、自己組織的に超構造が見られる。2層目で基板の面方位によって異なる超構造が観測されたことは、学術的に興味深い。磁性分子による反強磁性近藤格子の形成は珍しく、その機構解明は、広く強相関電子系の学術的発展につながるものと期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Tip-Mediated Bandgap Tuning for Monolayer Transition Metal Dichalcogenides2022

    • 著者名/発表者名
      Meng-Kai Lin et al (14人中11番目)
    • 雑誌名

      Acs nano

      巻: 16 号: 9 ページ: 14918-14924

    • DOI

      10.1021/acsnano.2c05841

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Noncentrosymmetric characteristics of defects on WTe22022

    • 著者名/発表者名
      W.-H. Chen, N. Kawakami, J.-J. Lin, H.-I. Huang, R. Arafune, N. Takagi, C.-L. Lin
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 106 号: 7 ページ: 075428-075428

    • DOI

      10.1103/physrevb.106.075428

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Scanning Tunneling Microscopy-Based Inelastic Electron Tunneling Spectroscopy Study of the FePc 2D Lattice on Au (111) at 77 K2022

    • 著者名/発表者名
      P. Amrit, N. Kawakami, Y.-Y. Lai, R. Arafune, N. Takagi, C.-L. Lin
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 126 号: 31 ページ: 13327-13331

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.2c04032

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] First-principles calculation of the graphene Dirac band on semi-infinite Ir(111)2020

    • 著者名/発表者名
      H Ishida, R Arafune, N Takagi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 102 号: 19 ページ: 195425-195425

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.195425

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Scanning tunneling spectroscopy studies of topological materials2020

    • 著者名/発表者名
      C.-L. Lin, N. Kawakami, R. Arafune, E. Minamitani, N. Takagi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 32 号: 24 ページ: 243001-243001

    • DOI

      10.1088/1361-648x/ab777d

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Appilcations of STM point spectroscopy to two-dimensional materials2021

    • 著者名/発表者名
      Noriaki Takagi
    • 学会等名
      Pacifichem2021 (The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Observation of Noncentrosymmetric Characteristics of Defects on Tungsten Ditelluride2021

    • 著者名/発表者名
      W.-H. Chen, N. Kawakami, J.-J. Lin, H.-I. Huang, R. Arafune, N. Takagi, C.-L. Lin
    • 学会等名
      表面界面スペクトロスコピー
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Vibrational Studies of FePc molecule grown on Au(111) using STM-IETS at 77K2021

    • 著者名/発表者名
      P. Amrit, N. Kawakami, Y.-Y. Lai, R. Arafune, N. Takagi, C.-L. Lin
    • 学会等名
      表面界面スペクトロスコピー
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Ag(111)におけるSi結晶の特異な成長様式2021

    • 著者名/発表者名
      川上直也, 荒船竜一, 南谷英美, 川原一晃, 高木紀明, 林俊良
    • 学会等名
      表面界面スペクトロスコピー
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 2022 Hybrid Workshop Based on NYCU-KU Research Cooperation2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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