| 研究課題/領域番号 |
08505004
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
隅山 兼冶 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70101243)
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| 研究分担者 |
田上 勝道 日本電気株式会社, 機能デバイス研究所, 主幹研究員
櫻井 雅樹 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80235225)
今野 豊彦 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90260447)
神山 智明 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90005926)
鈴木 謙爾 東北大学, 金属材料研究所, 名誉教授 (10005861)
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| 研究期間 (年度) |
1996 – 1998
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| キーワード | ナノクラスター / クラスター集合体 / レーザー蒸発 / プラズマガス中凝縮 / 飛行時間型質量分析 / 磁性材料 / 磁気抵抗 / 磁気光学 |
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| 研究概要 |
本計画では、機能発現の最小単位(素機能単位)に匹敵するナノ尺度クラスターから機能材料創製を行うという物質科学における新しいパラダイムの構築を期して研究を行った。3年間の主な成果は、次ぎの通りである。
1) 飛行時間型質量分析計を備えたレーザー蒸発クラスター堆積装置を設計製作した。典型的な遷移金属自由クラスターの質量分析の結果、Fe、Ti、Ta、Nb、Zrの場合、原子数:7、13、15、19等のマジックナンバーが存在するが、Ni、Coについては、顕著なマジックナンバーは観測できなかった。
2) レーザー蒸発クラスター発生源の冷却用HeガスにO_2ガスを混合し、Fe酸化物クラスターの形成過程を質量分析により調べた。Fe_<13>O_8、Fe_<43>O_<20>などFe原子で構成されるfocクラスターの表面をOが対称的に覆う構造のクラスターの存在比が高く、分子軌道法に基づく第一原理計算によっても、この構造が安定であることが確認された。
3) プラズマ・ガス中凝縮クラスター堆積装置を用いて作製した6-13nmのCoクラスターにおいて、超常磁性/強磁性転移が平均サイズ約9nmで生じる。
4) CoO被覆Coクラスターの集合体膜は、大きなトンネル型磁気抵抗効果を示すこと、対数表示した電気伝導度の温度変化はT^<-1>に比例し、サイズや酸化皮膜の厚さが均一であることを示唆している。
5) Coクラスター集合体について、X線吸収端スペクトル、X線磁気円二色性、磁気光学カー効果を測定した。Coクラスターの表面の約2原子層にわたり酸化皮膜が形成されていること、6から13nmへと平均半径が増加するにともないfoc構造に対するhcp構造の存在比が増加すること、クラスター集合体の磁気光学特性は短波長領域で増強されることなどが明らかになった。
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