希土類半導体へのナノ磁気格子導入による光磁気特性増大

• 研究課題/領域番号: 26288030
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能物性化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 長谷川 靖哉 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80324797)
• 研究分担者: 中西 貴之 北海道大学, 工学研究院, 助教 (30609855)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 半導体 / ナノ粒子 / ナノ材料 / 光物性 / ナノ結晶

研究成果の概要

希土類半導体EuXナノ結晶は巨大な光磁気効果（ファラデー回転）を示す。その回転効率は現在の光情報通信に使用されている光アイソレーター用のTb(III)ガラスの約100倍に相当する。
本研究では磁性半導体ナノ粒子の光磁気効果増強を行うため、Tb(III)を含む磁性ナノ粒子が巨大なファラデー回転（EuXの100倍以上）を示すことを明らかにした。さらに、希土類半導体ナノ粒子の光磁気効果の学術解明のため、EuSナノ粒子の光照射下での光磁気機能評価および希土類クラスターを用いた光磁気機能評価を行い、希土類化合物の軌道状態変化がファラデー効果に影響を強く影響を与えることを初めて明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] The University of Manchester(英国)
• [雑誌論文] Synthesis and Photophysical Properties of Eu(III) Complexes with Phosphine Oxide Ligands Including Metal Ions (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, T. Nakanishi, Y. Kitagawa, T. Seki, H. Ito, K. Fushimi, Y. Hasegawa
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 91 号: 1 ページ: 6-11
  • DOI: 10.1246/bcsj.20170241
  • NAID: 130006309063
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Luminescent Dinuclear EuIII/TbIII Complex with LMCT Band as a Single-Molecular Thermosensor (2018)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa Kei、Kitagawa Yuichi、Nakanishi Takayuki、Seki Tomohiro、Fushimi Koji、Ito Hajime、Hasegawa Yasuchika
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 24 号: 8 ページ: 1956-1961
  • DOI: 10.1002/chem.201705021
  • NAID: 120006552868
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical Role of Energy Transfer Between Terbium Ions for Suppression of Back Energy Transfer in Nonanuclear Terbium Clusters (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Hasgeawa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 ページ: 37008-37008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The connection between magneto-optical properties and molecular chirality (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Hasgeawa
  • 雑誌名: NPG Asia Materials 巻: 8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 希土類錯体元素ブロックを前駆体としたナノサイズ希土類カルコゲナイドの作製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷川靖哉
  • 雑誌名: セラミックス 巻: 51 ページ: 752-756
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-switchable Faraday Effect in EuS-Au Nanosystems (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Kawashima, T. Nakanishi, Y. Kitagawa, K. Fushimi, Y. Hasegawa
  • 雑誌名: physica status solidi (a) 巻: 213 号: 1 ページ: 178-182
  • DOI: 10.1002/pssa.201532526
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Terbium Oxide, Fluoride, and Oxyfluoride Nanoparticles with Magneto-optical Properties (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kawashima, T. Nakanishi, Y. Kitagawa, K. Fujita, K. Tanaka, K. Fushimi, M. A. Malik, P. O’Brien, Y. Hasegawa
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 88 号: 10 ページ: 1453-1458
  • DOI: 10.1246/bcsj.20150198
  • NAID: 130005102820
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Luminescent Coordination Glass: Remarkable Morphological Strategy for Assembled Eu(III) Complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Hasegawa
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 54 号: 9 ページ: 4364-4370
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5b00145
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhanced Electric Dipole Transition in Lanthanide Complex with Organometallic Ruthenocene Units (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Hasegawa
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 119 号: 20 ページ: 4825-4833
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.5b01809
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of TbOx Nanoparticles from the Thermal Decomposition of Tb(III) Complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Hasegawa
  • 雑誌名: e-J. Surf. Sci. Nanotech. 巻: 13 ページ: 23-26
  • NAID: 130004933825
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Luminescent siliconnanoparticlescoveredwithionicliquid (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Hasegawa
  • 雑誌名: Materials Letters 巻: 141 ページ: 359-361
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2014.11.131
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chiroptical Properties of Nonanuclear Tb(III) Clusters with Chiral Champhor Derivative Ligands (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Hasegawa
  • 雑誌名: e-J. Surf. Sci. Nanotech. 巻: 13 ページ: 31-34
  • NAID: 130004933827
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhancement of Optical Faraday Effect of Nonanuclear Tb(III) Complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hasegawa
  • 雑誌名: Inorg. Chem 巻: 53 号: 14 ページ: 7635-7641
  • DOI: 10.1021/ic5009363
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Synthesis of Eu(III) oxide nanocrystals using nonanuclerar Eu(III) cluster (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Koide, T. Nakanishi, Y. Kitagawa, K. Fushimi, Y. Hasegawa
  • 学会等名: 日本化学会９７回春季年会
  • 発表場所: 慶応大学（横浜）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 希土類多核錯体を用いたナノ粒子合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小出克将, 中西貴之, 北川裕一, 伏見公志, 長谷川靖哉
  • 学会等名: 北海道支部2017年夏季研究発表会
• [学会発表] 九核Eu(III)クラスターを用いたEu酸化物ナノ粒子の合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小出克将, 中西貴之, 北川裕一, 伏見公志, 藤井翔, 喜多村昇, 長谷川靖哉
  • 学会等名: 光化学討論会
• [学会発表] Euメタルを用いた新規Eu(II)錯体の合成と光機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小出克将, 中西貴之, 北川裕一, 伏見公志, 長谷川靖哉
  • 学会等名: CSJ化学フェスタ2017
• [学会発表] Dependency of spin of lanthanide electrons on ligand emission in lanthanide clusters (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Omagari, T. Nakanishi, Y. Kitagawa, K. Fushimi, Y. Hasegawa
  • 学会等名: 2016年光化学討論会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] The relationship between the Faraday effect and molecular chirality of Tb(III) clusters with chiral ligands, The International Symposium on lanthanide coordination chemistry (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Wada, Y. Kitagawa, T. Nakanishi, K. Fushimi, Y. Morisaki, K. Fujita, K. Konishi, K. Tanaka, Y. Chujo, Y. Hasegawa
  • 学会等名: The International Symposium on lanthanide coordination chemistry (ISLCC2016)
  • 発表場所: 青山学院大学（相模原）
  • 国際学会
• [学会発表] フッ化テルビウムナノ結晶の合成と光磁気特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川島祥, 中西貴之, 北川裕一, 伏見公志, 長谷川靖哉
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第28回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学（岡山）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] EuS-CaS全率固溶体ナノ結晶における磁気光学特性の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中西貴之, 中島綾子, 北川裕一, 伏見公志, 長谷川靖哉
  • 学会等名: 2015年光化学討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Synthesis and magneto-optical properties of EuS-Au nanosystems (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kawashima, T. Nakanishi, T. Shibayama, S. Watanabe, K. Fujita, K. Tanaka, H. Koizumi, K. Fushimi, Y. Hasegawa
  • 学会等名: 27th International conference on photochemistry (ICP 2015)
  • 発表場所: ICCC JEJU, Jeju iland, Korea
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Magneto-optical properties of europium sulfide nano-systems attached with gold nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kawashima, T. Nakanishi, K. Fujita, K. Tanaka, K. Fushimi, Y. Hasegawa
  • 学会等名: The 11th Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience (KJFP 2015)
  • 発表場所: Bareve Hotel, Jeju, Korea
  • 年月日: 2015-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] 酸化テルビウムナノ結晶の合成と光磁気特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川島祥, 中西貴之, Paul O’Brien, 伏見公志, 長谷川靖哉
  • 学会等名: 2014年光化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [学会発表] Synthesis of TbOx nanoparticles from the thermal decomposition of Tb(III) complex (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Kawashima, T. Nakanishi, Y. Kitagawa, K. Fushimi, Y. Hasegawa
  • 学会等名: 15th Chitose International Forum on Photonics Science & Technolog
  • 発表場所: 千歳科学技術大学（千歳）
  • 年月日: 2014-10-02 – 2014-10-03
• [学会発表] 酸化テルビウムナノ結晶の合成と光物性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川島祥, 中西貴之, 伏見公志, 長谷川靖哉
  • 学会等名: 第３１回希土類討論会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-23
• [図書] ナノ材料解析の実際, 第２６章 磁気光学効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷川靖哉
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 講談社
• [備考] 北海道大学大学院工学研究院 先端材料化学研究室
  • URL: http://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/amc/index.html
• [備考] 北大・先端材料化学研究室
  • URL: http://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/amc/index.html
• [備考] 北大院工・先端材料化学研究室
  • URL: http://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/amc/index.html