分子・基板界面における磁性分子のスピン物性の開拓と制御に関する研究

• 研究課題/領域番号: 21241027
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高木 紀明 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (50252416)
• 研究分担者: 白木 将 (白木 將) 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 講師 (80342799)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 46,280千円 (直接経費: 35,600千円、間接経費: 10,680千円); 2011年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2010年度: 26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円); 2009年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
• キーワード: 走査トンネル顕微鏡 / 非弾性トンエル分光 / スピン / 吸着 / 磁気異方性 / 表面・界面 / 鉄フタロシアニン / トンネル効果 / ゼロ磁場分裂 / 近藤効果 / 非弾性トンネル分光

研究概要

磁性有機分子のスピン状態や磁気異方性等のスピン物性と分子-基板界面の相互作用との関係を明らかにするために、金属表面に展開した鉄フタロシアニン分子をモデルケースとして研究を行った。走査トンネル顕微鏡による単一分子分光により、単一スピンレベルでのスピン検出を実現し基盤技術として確立した。基板との相互作用によりスピン状態が変わること、吸着による磁気異方性のスイッチング、近藤効果における吸着サイト対称性の重要性とSU(4)効果の実現、近藤効果とスピン間の相互作用が競合する2次元近藤格子の創成に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Density functional theory calculation for magnetism of Fe-phthalocyanine molecules on Au(111) (2012)
  • 著者名/発表者名: E. Minamitani, D. Matsunaka, N. Tsukahara, N. Takagi, M. Kawai, Y. Kim
  • 雑誌名: e-Journal Surf. Sci. Nanotech 巻: 10 ページ: 38-44
  • NAID: 130004438788
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of Silicene grown on Ag(111) (2012)
  • 著者名/発表者名: C-L. Lin, R. Arafune, K. Kawahara, N. Tsukahara, E. MinamitaniY. Kim, N. Takagi, M. Kawai
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 5 ページ: 3-3
  • NAID: 10030593224
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of Silicene grown on Ag(111) (2012)
  • 著者名/発表者名: C.-L.Lin, R.Arafune, K.Kawahara, N.Tsukahara, E.Minamitani, Y.Kim, N.Takagi, M.Kawai
  • 雑誌名: Appl.Phys.Express 巻: 5 号: 4 ページ: 045802-045802
  • DOI: 10.1143/apex.5.045802
  • NAID: 10030593224
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density functional theory calculation for magnetism of Fe-phthalocyanine molecules on Au(111) (2012)
  • 著者名/発表者名: E.Minamitani, D.Matsunaka, N.Tsukahara, N.Takagi, M.Kawai, Y.Kim
  • 雑誌名: e-Journal Surf.Sci.Nanotech. 巻: 10 ページ: 38-44
  • NAID: 130004438788
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of Kondo resonance from a single impurity molecule to the two-dimensional lattice (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Tsukahara, S. Shiraki, S. Itou, N. Ohta, N. Takagi, M. Kawai
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 106 ページ: 4-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] 表面に吸着した鉄(II)フタロシアニンの磁性ースピン、磁気異方性、近藤効果- (2011)
  • 著者名/発表者名: 高木紀明、塚原規志、川合眞紀
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 32 ページ: 629-634
  • NAID: 10029759752
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of Kondo resonance from a single impurity molecule to the two-dimensional lattice (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Tsukahara, S.Shiraki, S.Itou, N.Ohta, N.Takagi, M.Kawai
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 巻: 106 号: 18 ページ: 187201-187201
  • DOI: 10.1103/physrevlett.106.187201
  • 査読あり
• [雑誌論文] 表面に吸着した鉄(II)フタロシアニンの磁性-スピン、磁気異方性、近藤効果- (2011)
  • 著者名/発表者名: 高木紀明、塚原規志、川合眞紀
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 32 ページ: 629-634
  • NAID: 10029759752
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cu(110)表面上の単一鉄(II)フタロシアニン分子のスピン励起 (2009)
  • 著者名/発表者名: 塚原規志、能登健一、小原通明、白木將、高木紀明、川合眞紀
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 30 ページ: 433-438
  • NAID: 10025201174
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adsorption-induced switching of magnetic anisotropy in a single iron(II) phthalocyanine molecule on oxidized Cu(110) surface (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Tsukahara, K. Noto, M. Ohara, S. Shiraki, Y. Takata, J. Miyawakai, M. Taguchi, A. Chainani, S. Shin, N. Takagi, M. Kawai
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 102 ページ: 4-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cu (110)表面上の単一鉄(II)フタロシアニン分子のスピン励起 (2009)
  • 著者名/発表者名: 塚原規志、能登健一、小原通明、白木將、高木紀明、川合眞紀
  • 雑誌名: 表面科学 30 ページ: 433-438
  • NAID: 10025201174
  • 査読あり
• [学会発表] Evolution of Kondo Resonance from a Single Impurity Molecule to the Two-Dimensional Kondo Lattice (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Takagi
  • 学会等名: American Physics Society march Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] Evolution of Kondo Resonance from a Single Impurity Molecule to the Two-Dimensional Kondo Lattice (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Takagi
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting
  • 発表場所: Boston, USA(招待講演)
• [学会発表] Geometrical and Electronic structures of Planar and Buckled Silicene on Ag(111) (2012)
  • 著者名/発表者名: C.-L.Lin, R.Arafune, N.Tsukahara, K.Kawahara, N.Takagi, M.Kawai
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] Au(111)面上のFePc分子における2原子分子吸着を用いた近藤共鳴状態制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 南谷英美、塚原規志、松中大介、高木紀明、川合眞紀、金有洙
  • 学会等名: 日本物理学会67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
• [学会発表] Kondo lattice of magnetic molecule at surface (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Takagi
  • 学会等名: Kondo lattice of magnetic molecule at surface
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] Molecular magnetism at surfaces explored by single molecule spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Takagi
  • 学会等名: 28th European Conference on Surface Science
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
• [学会発表] Ag(110)基板上に形成した鉄フタロシアニン二分子膜のスピン状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福嶋徹、酒井真利、能登健一、塚原規志、白木将、中村哲也、木下豊彦、高木紀明、川合眞紀
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] Au(111)表面における鉄フタロシアニンの近藤共鳴状態: NO分子によるスイッチング (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺内悠、伊藤彩夏、塚原規志、高木紀明、川合眞紀
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] Large conductance change by inelastic electron tunneling through iron(II) phthalocyanine molecules adsorbed on Ag(111) (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Ohta, N. Tsukahara, R. Arafune, N. Takagi, M. Kawai
  • 学会等名: 28th European Conference on Surface Science
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
• [学会発表] Ab-initio calculation for magnetism of Fe-Phthalocyanine molecules on Au(111) surface (2011)
  • 著者名/発表者名: E. Minamitani, D. Matsunaka, N. Tsukahara, N. Takagi, Maki Kawai, Y. Kim
  • 学会等名: 28th European Conference on Surface Science
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
• [学会発表] Molecular magnetism at surfaces explored by single molecule spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Takagi
  • 学会等名: 28th European Conference on Surface Science (ECOSS 28)
  • 発表場所: Wroclaw, Poland(招待講演)
• [学会発表] Kondo lattice of magnetic molecule at surface (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Takagi
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science (ISSS-6)
  • 発表場所: Tower Hall Funabori, Funabori, Tokyo, Japan(招待講演)
• [学会発表] Ab-initio calculation for magnetism of Fe-Phthalocyanine molecules on Au(111) surface (2011)
  • 著者名/発表者名: E.Minamitani, D.Matsunaka, N.Tsukahara, N.Takagi, Maki Kawai, Y.Kim
  • 学会等名: 28th European Conference on Surface Science (ECOSS 28)
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
• [学会発表] Large conductance change by inelastic electron tunneling through iron(II) phthalocyanine molecules adsorbed on Ag(111) (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Ohta, N.Tsukahara, R.Arafune, N.Takagi, M.Kawai
  • 学会等名: 28th European Conference on Surface Science (ECOSS 28)
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
• [学会発表] Scanning Tunneling Spectroscopy of Silicene on Ag(111) Surface (2011)
  • 著者名/発表者名: C.-L.Lin, R.Arafune, N.Tsukahara, K.Kawahara, N.Takagi, M.Kawai
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science (ISSS-6)
  • 発表場所: Tower Hall Funabori, Funabori, Tokyo, Japan
• [学会発表] The exotic Kondo effect in Fe-phthalocyanine molecules on Au(111) (2011)
  • 著者名/発表者名: E.Minamitani, D.Matsunaka, N.Tsukahara, N.Takagi, M.Kawai, Y.Kim
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science (ISSS-6)
  • 発表場所: Tower Hall Funabori, Funabori, Tokyo, Japan
• [学会発表] STM-IETS spectra of Iron(II) phthalocyanine molecules adsorbed on Ag(111) (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Ohta, R.Arafune, N.Tsukahara, N.Takagi, M.Kawai
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science (ISSS-6)
  • 発表場所: Tower Hall Funabori, Funabori, Tokyo, Japan
• [学会発表] Au(111)表面上に吸着した鉄フタロシアニン分子における磁性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 南谷英美, 松中大介, 高木紀明, 川合眞紀, 金有洙
  • 学会等名: 第1回マルチスケールマテリアルモデリングシンポジウム(第16回分子動力学シンポジウム)
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] Ag(111)に吸着した鉄フタロシアニン分子の非弾性トンネルスペクトル (2011)
  • 著者名/発表者名: 太田奈緒香, 荒船竜一, 塚原規志, 高木紀明, 川合真紀
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] Au(111)表面における鉄フタロシアニンの近藤共鳴状態:NO分子によるスイッチング (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺内悠、伊藤彩夏、塚原規志, 高木紀明, 川合真紀
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] Ag(110)基板上に形成した鉄フタロシアニン二分子膜のスピン状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福嶋徹, 酒井真利, 能登健一, 塚原規志, 白木将, 中村哲也, 木下豊彦, 高木紀明, 川合真紀
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] Ag(110)表面に吸着したFeフタロシアニン分子の磁性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 白木将, 福嶋徹, 能登健一, 伊藤彩夏, 酒井真利, 塚原規志,中村哲也, 木下豊彦, 高木紀明, 川合眞紀
  • 学会等名: 第24回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: つくば つくば国際会議場
• [学会発表] Au(111)表面上の鉄フタロシアニン分子に対する第一原理電子状態計算 (2011)
  • 著者名/発表者名: 南谷英美, Abdulla Ali Abdulla Sarhan, 松中大介, Wilson Agerico Dino, 中西寛, 笠井秀明, 高木紀明
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
• [学会発表] 有機金属界面のスピン状態 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木紀明
  • 学会等名: 日本化学会講演会「有機金属界面と電気伝導」
  • 発表場所: 東京 日本化学会7階ホール
  • 年月日: 2010-11-01
• [学会発表] Molecular magnetism at surfaces from a single molecule to two-dimensional superlattice (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Takagi
  • 学会等名: Korea Physical Society, Pioneering symposium, Korea-Japan, progresses in spintronics devices
  • 発表場所: Daejon, Korea
  • 年月日: 2010-04-22
• [学会発表] Molecular magnetism at surfaces from a single molecule to two-dimensional superlattice (2010)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Takagi
  • 学会等名: Korea Physical Society, Pioneering symposium : Korea-Japan,progresses in spintronics devices
  • 発表場所: Daejon, Korea
  • 年月日: 2010-04-22
• [学会発表] 貴金属表面上に形成したCoナノドットの構造と電子状態の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井真利、白木将、高木紀明、川合眞紀
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] 分子吸着による配位子場操作を用いた鉄フタロシアニンの近藤状態の制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊藤彩夏、太田奈緒香、塚原規志、白木将、高木紀明、川合眞紀
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪府立大
• [学会発表] Magnetic anisotropy of iron(II) phthalocyanine adsorbed on Ag(110) surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, K. Noto, M. Sakai, N. Tsukahara, S. Shiraki, T. Nakamura, N. Takagi, M. Kawai
  • 学会等名: European Conference on Surface Science ECOSS 27
  • 発表場所: Netherland
• [学会発表] Building-up of magnetic order from a single-impurity Kondo regime to two-dimensional Kondo lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Tsukahara, S. Shiraki, S. Itou, N. Ohta, N. Takagi., T. Nakamura, K. Kodama, T. Kinoshita, M. Kawai
  • 学会等名: European Conference on Surface Science ECOSS 27
  • 発表場所: Netherland
• [学会発表] Switching of Kondo resonance state by tuning the molecular ligand field of iron(II) phthalocyanine on Au(111) (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Itou, N. Tsukahara, N. Ohta, S. Shiraki, N. Takagi, M. Kawai
  • 学会等名: European Conference on Surface Science ECOSS 27
  • 発表場所: Netherland
• [学会発表] Molecular magnetism at surfaces from a single molecule to the two-dimensional lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Takagi
  • 学会等名: Molecular magnetism at surfaces from a single molecule to the two-dimensional lattice
  • 発表場所: Universtity of Tokyo
• [学会発表] Molecular magnetism at surfaces from a single molecule to the two-dimensional lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Takagi
  • 学会等名: International Conference on Core Research and Engineering Science of Advanced materials
  • 発表場所: Osaka Univ., Japan
• [学会発表] Molecular magnetism at surfaces from a single molecule to the two-dimensional lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Takagi
  • 学会等名: International Conference on Core Research and Engineering Science of Advanced materiais
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] Molecular magnetism at surfaces from a single molecule to the two-dimensional lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Takagi
  • 学会等名: SSSJ-A3 Foresight Joint Symposium on Nanomaterials and Nanostructures
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] Switching of Kondo resonance state by tuning the molecular ligand field of iron(II)phthalocyanine on Au(111) (2010)
  • 著者名/発表者名: Saika Itou, Noriyuki Tsukahara, Naoka Ohta, Susumu Shiraki, Noriaki Takagi, Maki Kawai
  • 学会等名: European Conference on Surface Science ECOSS 27
  • 発表場所: グローニンゲン、オランダ
• [学会発表] Building-up of magnetic order from a single-impurity Kondo regime to two-dimensional Kondo lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Tsukahara, Susumu Shiraki, Saika Itou, Naoka Ohta, Noriaki Takagi, Tetsuya Nakamura, Kenji Kodama, Toyohiko Kinoshita, Maki Kawai
  • 学会等名: European Conference on Surface Science ECOSS 27
  • 発表場所: グローニンゲン、オランダ
• [学会発表] Magnetic anisotropy of iron(II)phthalocyanine adsorbed on Ag(110)surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Fukushima, K.Noto, M.Sakai, N.Tsukahara, S.Shiraki, T.Nakamura, N.Takagi, M.Kawai
  • 学会等名: European Conference on Surface Science ECOSS 27
  • 発表場所: グローニンゲン、オランダ
• [学会発表] Kondo resonance from a single impurity regime to two-dimensional lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Takaig, N.Tsukahara, S.Itou, N.Ohta, S.Shiraki, M.Kawai
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Nano-scaled Spectroscopy and nanotechnology
  • 発表場所: 神戸大学
• [学会発表] Ag(110)基板に展開した鉄フタロシアニン分子の磁気異方性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福嶋徹, 酒井真利, 能登健一, 塚原規志, 白木将, 中村哲也, 木下豊彦, 高木紀明, 川合眞紀
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] 分子吸着による配位子場操作を用いた鉄フタロシアニンの近藤状態の制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊藤彩夏, 太田奈緒香, 塚原規志, 白木将, 高木紀明, 川合眞紀
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] Molecular spins at surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: 高木紀明
  • 学会等名: 7th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '09
  • 発表場所: Maui, Hawaii, U.S.A
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] 表面磁性分子からなる近藤格子 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高木紀明、塚原規志、伊藤彩夏、太田奈緒香、白木将、川合眞紀
  • 学会等名: 表面・界面スペクトロスコピー2009
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-12-05
• [学会発表] 表面吸着による分子の磁気異方性変化:Cu (110)表面上の鉄(11)フタロシアニン分子 (2009)
  • 著者名/発表者名: 塚原規志、伊藤彩夏、酒井真利、能登健一、白木將、高木紀明、川合眞紀
  • 学会等名: 第29回の表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] 吸着分子の超構造形成に伴う表面近藤格子; Au(111)表面上の鉄(II)フタロシアニン分子 (2009)
  • 著者名/発表者名: 塚原規志、伊藤彩夏、能登健一、白木将、高木紀明、川合眞紀
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] 吸着分子の超構造形成に伴う表面近藤格子;Au (111)表面上の鉄(II)フタロシアニン分子 (2009)
  • 著者名/発表者名: 塚原規志, 伊藤彩夏, 能登健一, 白木将, 高木紀明, 川合眞紀
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] Adsorption control of spin Hamiltonian of a single iron(II) phthalocyanine molecule on metal substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Tsukahara, K. Noto, S. Itou, S. Shiraki, N. Takagi, M. Kawai
  • 学会等名: 26th European Conference on. Surface Science
  • 発表場所: Parma, Italy
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] Spin state, magnetic anisotropy and Kondo effect, iron(II) phthalocyanine on metal surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Takagi
  • 学会等名: ISSP workshop on physics and new phenomena of pai-electronic interfaces
  • 発表場所: Kashiwa, Japan
  • 年月日: 2009-08-12
• [学会発表] Spin state, magnetic anisotropy and Kondo effect : iron (II) phthalocyanine on metal surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Takagi
  • 学会等名: ISSP workshop on physics and new phenomena of π-electronic interfaces
  • 発表場所: 東大物性研
  • 年月日: 2009-08-12
• [学会発表] Molecular Spins at Surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Takagi
  • 学会等名: 7th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices' 09
  • 発表場所: Maui, USA
• [備考]
  • URL: http://www.surfchem.k.u-tokyo.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.surfchem.k.u-tokyo.ac.jp
• [備考]
  • URL: http://www.surfchem.k.u-tokyo.ac.jp
• [備考]
  • URL: http://www.surfchem.k.u-tokyo.ac.jp/