ミセル型金属微粒子の組織構造制御と強磁性体の開発

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11490003
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 宇都宮大学
• 研究代表者: 井野 正三 宇都宮大学, 工学部, 教授 (70005867)
• 研究分担者: 南 伸昌 宇都宮大学, 教育学部, 助手 (80292572) ; 江川 千佳司 宇都宮大学, 工学部, 助教授 (30151963) ; 石井 清 宇都宮大学, 工学部, 助教授 (30134258) ; 高見 知秀 東北大学, 科学計測研究所, 助手 (40272455)
• キーワード: 金属微粒子 / 有機分子 / ミセル構造 / 金属薄膜 / 薄膜組織体 / 強磁性薄膜

研究概要

AuとNaClを交互に蒸着し、NaCl中に埋め込まれたAu微粒子を作成した。これをチオール(メルカプトプロピオン酸)水溶液中に溶解させてチオール分子で表面が覆われたAu微粒子である「Au-MTPナノミセル」を作製した。これを乾燥させ電子顕微鏡で観察した。その結果、Au-MTPナノミセルの形状はほぼ球状で、その粒径の平均の直径は7.9nm、標準偏差3.3nmであった。粒径が揃っている場所ではAu-MTPナノミセルは二次元的に配列した六角形状の最密構造を取ることを見い出した。さらに粒径が良く揃ったMTPナノミセルを作成したり、修飾分子の官能基などを適切に選択すれば、二次元的及び三次元的な規則配列構造を持ったクラスターや組織体を作製することが可能であり、新しい材料が創生される可能性が高まった。
次に、ガスフロースパッタリング法により、粒径が数nmの大きさのFeやCo超微粒子がAg薄膜中に分散したグラニュラー磁性体薄膜を作製し、その磁気的性質を詳細に調べた。その結果、磁性粒子間の相互作用を考慮した磁性秩序が観測され、金属磁性体粒子系において磁気的相互作用を制御できることを初めて可能にした。
さらに、Ni(100)表面にfcc構造のCoおよびFe薄膜を作製し、この表面上におけるエチレンの吸着状態とその水素化反応を調べた。エチレン分子の吸着エネルギーはNi<Co<Feの順に増加し、水素化反応の中間体であるエチル基の生成に必要な活性化エネルギーが増大し、水素化反応速度の減少をもたらすことを明かにした。
上記研究を遂行すると同時に、強磁界中で金属薄膜を作製することのできる装置、及び反射高速電子回折(RHEED)と組み合わせた高分解能X線分光器の開発も行った。

研究成果

• [文献書誌] T.Yamanaka and S.Ino: "Surface electron standing waves and adatom heights on Si(III)-√<3>×√<3>-(Ga,In,Sn)surfaces"Physical Review. B61. R5074-R5077 (2000)
• [文献書誌] T.Yamanaka and S.Ino: "Anomalous X-ray yield under surface wave resonance during reflection high energy electron diffraction and…"Physical Review Letters. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] H.Hamakake, M.Inada, M.Wakairo and K.Ishii: "Effects of substrate temperature on the structure of Fe/Ag granular Films prepared by cluster Deposition"Proc. 2nd Magneto-Electronics Inter. Symposium. 2. 419-422 (1999)
• [文献書誌] K.Ishii, T.Naka and T.Ohba: "Structure and magnetic properties of hexagonal-close-nacked Co films deposited by low energy sputtering"IEEE Trans. on Magn.. 33. 3457-3459 (1999)
• [文献書誌] C.Egawa, H.Iwai and S.Oki: "Ethylene hydrognation on fcc Co and Fe thin films grown…"Surface Science. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] T.Takami, K.Suzuki…: "RHEED and AFM studies of homoepitaxial diamond thin film on C(001) substrate produced by microwave plasma"Diamond Related Matters. 8. 701-704 (1999)