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高い転移温度を示すスーパースピングラス薄膜の創製と脳型メモリーへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 21656163
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 無機材料・物性
研究機関京都大学

研究代表者

田中 勝久  京都大学, 工学研究科, 教授 (80188292)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2010年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2009年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
キーワードスーパースピングラス / 薄膜 / フェライト / 磁気転移 / 脳型メモリー / スピンダイナミクス / 非線形磁化率 / メスバウアー分光
研究概要

スピングラスの理論的モデルは脳の連想記憶の機構との類似性が指摘されて大きな反響を呼び、その後ニューラルネットワークへ応用されて情報工学の領域で大きな成功を収めている。一方、逆にスピングラスを利用して脳の連想記憶に相当する系を確立し、新しいメモリー材料を構築しようとする試みはほとんど見られない。これは、これまでに知られているスピングラスの磁気転移温度が数K~数十K程度ときわめて低いことが原因の一つとなっていると思われる。このような現状に対して、研究代表者はすでに不規則亜鉛フェライトにおいて室温以上でスーパースピングラス的挙動が見られることを明らかにしている。同様の現象は他の酸化物でも期待できる。また、スーパースピングラスの起源が結晶構造中に存在する磁気クラスターによるものか、薄膜の微視的形状によるものかは不明であり、これを明らかにすることは、高温でスーパースピングラス相を安定化する機構を明確にする上で重要である。本研究では酸化物磁性体薄膜を気相法により合成し、磁気的性質を測定してスーパースピングラス相の存在を実証する。本年度は、昨年度に見いだした、強磁性転移とリエントラントスピングラスの挙動を示すEu^<2+>系非晶質薄膜に関して詳細な構造解析を進めると同時に、強磁性が現れる機構を理論・実験両側面から調べた。まず、非晶質Euo-TiO_2系に対してEuとTiのx線吸収微細構造(XAFS)測定を行い、Eu^<2+>とTi^<4+>の局所構造を解明し、特にTi^<4+>の配位環境が結晶相とはまったく異なることを見いだした。また、Eu^<2+>の4f軌道と5d軌道を対象にX線磁気円二色性分光(XMCD)を行い、強磁性の起源が5d軌道を介した4fスピン間の間接相互作用であることをつきとめた。さらに密度汎関数法を用いた第一原理計算により、EuTiO_3の格子体積の増加に伴いEu^<2+>間の交換相互作用が強磁性的になることを見いだし、Ti^<4+>の空の3d軌道を介した相互作用との競合がこの系の磁性を決定づけると結論した。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Reentrant Ferromagnetic Properties of Amorphous EuZrO_3 Thin Film2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Zong, K.Fujita, H.Akamatsu, S.Murai, K.Tanaka
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi C

      巻: (印刷中)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antiferromagnetic Superexchange via 3d States of Titanium in EuTiO_3 As Seen from Hybrid Hartree-Fock Density Functional Calculations2011

    • 著者名/発表者名
      H.Akamatsu, Y.Kumagai, F.Oba, K.Fujita, H.Murakami, K.Tanaka, I.Tanaka
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: (印刷中)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation and Magnetic Properties of Amorphous EuTiO_3 Thin Films2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Zong, K.Kugimiya, K.Fujita, H.Akamatsu, K.Hirao, K.Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids

      巻: 356 ページ: 2389-2392

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of Amorphization on the Magnetic Properties of EuO-TiO_2 System2010

    • 著者名/発表者名
      H.Akamatsu, K.Fujita, Y.Zong, N.Takemoto, S.Murai, K.Tanaka
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 82

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Ferromagnetism of Amorphous Oxides Containing Divalent Europium2011

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka
    • 学会等名
      ICG 2011 Annual Meeting & 1st International Forumon Glass
    • 発表場所
      Shenzhen, China(招待講演)
    • 年月日
      2011-04-01
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Ferromagnetism in Crystalline and Amorphous Thin Films of Oxides Containing Divalent Europium2010

    • 著者名/発表者名
      K.Tanaka, K.Fujita, S.Murai
    • 学会等名
      ICCE-18 Oxide Nanocomposites Symposium
    • 発表場所
      Anchorage, USA(招待講演)
    • 年月日
      2010-07-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 非晶質EuZrO_3薄膜の磁気的性質2010

    • 著者名/発表者名
      ZongYanhua, 赤松寛文, 藤田晃司, 村井俊介, 田中勝久
    • 学会等名
      日本材料学会第59期学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2010-05-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Spin dynamics of amorphous EuZrO_3 thin films with ferromagnetic-like transition2009

    • 著者名/発表者名
      Yanhua Zong, Koji Fujita, Hirofumi Akamatsu, Shunsuke Murai, Katsuhisa Tanaka
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成21年度秋季大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場 (愛知)
    • 年月日
      2009-10-29
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Spin dynamics of amorphous EuZrO_3 thin films with ferromagnetic-like transition2009

    • 著者名/発表者名
      Yanhua Zong, Koji Fujita, Hirofumi Akamatsu, Shunsuke Murai, Katsuhisa Tanaka
    • 学会等名
      第50回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • 発表場所
      京都大学 (京都)
    • 年月日
      2009-10-29
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Spin dynamics of amorphous EuZrO_3 thin films with ferromagnetic-like transition2009

    • 著者名/発表者名
      Yanhua Zong, Koji Fujita, Hirofumi Akamatsu, Shunsuke Murai, Katsuhisa Tanaka
    • 学会等名
      XII International Conference on the Physics of Non-Crystalline Solids
    • 発表場所
      Foz do Iguacu, PR Brazil
    • 年月日
      2009-09-07
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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