| 研究課題/領域番号 |
08455016
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
早川 和延 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (80218552)
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| 研究分担者 |
中村 浩次 北海道大学, 触媒化学研究センター, 助手 (70281847)
末岡 和久 北海道大学, 工学部, 助手 (60250479)
武笠 幸一 北海道大学, 工学部, 教授 (00001280)
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| キーワード | 交換相互作用 / 交換相互作用力顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 第1原理計算 |
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| 研究概要 |
物質表面の磁性を原子レベルで評価するための新たな顕微鏡「交換相互作用力顕微鏡」の開発を進めている。これは原子間力顕微鏡(AFM)をさらに拡張し、探針と試料の電子スピン間に依存した交換相互作用力を活用する。本研究では、交換相互作用力の測定法やEFM実機の基本設計に向けての指針を得るために、第一原理計算から、探針・試料間に働く交換相互作用の評価を進めてきた。これまでに、探針・試料系の代替モデルとして、2枚の薄膜表面を接近させた表面-表面系のモデルで検討した。それぞれの薄膜は3原子層からなるbcc Fe (001)とし、一方の薄膜表面の原子位置を他方の薄膜表面のHollowサイトとした。
薄膜間距離d/aが0.5〜1.7の領域で交換相互作用エネルギーが生じることがわかった。ここでaはFeの格子定数(2.83†)である。このような薄膜間距離の領域で、d/a=0.5〜0.8および1.2〜1.6で交換相互作用エネルギーの2つのピーク値がみられた。d/a<1.0の領域ではd軌道の重なりによる直接交換相互作用、d/a<1.0では両薄膜間に広がったs電子およびp電子を介したRKKY的交換相互作用が生じているものと考えられる。また、交換相互作用力は、d/a>1.0で10^<-9>Nオーダーであり、1.0<d/a<1.5で10^<-10>Nのオーダーであった。現在の原子間力顕微鏡の力測定感度は10^<-12>〜10^<-13>Nであることから、本研究で注目している交換相互作用力の測定が可能であるとの結論を得た。
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