低次元系材料の新しい磁性を用いた超高密度磁気記録材料への応用研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11695037
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 川添 良幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30091672)
• 研究分担者: 余 京智 東北大学, 金属材料研究所, 講師 (10261512) ; 孫 強 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60292265) ; 水関 博志 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (00271966)
• キーワード: 低次元系 / 磁性 / 第一原理計算 / 遷移金属クラスター / 分子動力学法 / 高密度記録メディア / 大規模系 / 相互作用パラメーター

研究概要

表面、界面、クラスター等の低次元系が持つ特異な磁性を活用した超高密度磁気記録媒体に関する理論計算を行うのが、本研究の主要な目的である。本研究は、10年近い実績に基づく我が国と中国側の研究者による共同研究であり、既に多くの成果を得て来ているが、平成12年度には、特に、第一原理計算によって遷移金属クラスターの最安定構造決定と、その特異な磁性の決定や量子ドット中の電子伝導特性に関する大規模シミュレーション計算等を行った。遷移金属クラスターの安定性は、それを構成する原子の数に大きく依存し、特に安定なものは魔法数クラスターと呼ばれている。しかし、安定性を実験的に決定することは、極めて困難な状況であり、本研究成果は、今後のクラスターを活用した新材料の応用研究において重要な役割を演ずることが期待されている。本学の実験グループ等との共同で、酸化物遷移金属クラスターの構造安定性と磁性の計算も行い、Fe_<13>O_8等が特に安定であることを見出した。一般的に、2元系クラスターに関する研究は、始まったばかりであり、本研究グループの寄与に対する評価は高い。これらの成果により、これらの酸化物遷移金属クラスターは、将来のクラスター基材料の基本構成要素の候補と考えられる。本所では、従来のベクトル型スーパーコンピューターを更新し、64ノードの並列型スーパーコンピューターHitachi SR8000を導入した。それに伴い、従来から開発して来た第一原理計算プログラムの並列化を行い、処理効率の向上を図った。並列化のプログラミングには、本所の研究者に加えて、中国側の研究者の参加を得ている。また、8月には、本研究代表者が中心となって仙台で国内外各30名規模の国際ワークショップを開催したが、そこで本研究グループの成果を発表した。

研究成果

• [文献書誌] Guo Yong,Wang Hao,Gu Bing Lin and Kawazoe Yoshiyuki: "Electric-Field Effects on Electronic Tunneling Transport in Magnetic Barrier Structures"Physical Review B. 61・3. 1782-1731 (2000)
• [文献書誌] Guo Yong,Wang Bin,Hu Hui,Yu Jing Zhi,Gu Bing Lin and Kawazoe: "Spin-Dependent Electronic States and Magnetoconductance in Magnetic Quantum Antidot"Journal of Physics : Condensed Matter. 12. 3359-3367 (2000)
• [文献書誌] Guo Yong,Gu Bing Lin,Zeng Zhong,Yu Jing Zhi and Kawazoe Yoshiyuki: "Electron-Spin Polarization in Magnetically Modulated Quantum Structure"Physical Review B. 62・4. 2635-2639 (2000)
• [文献書誌] Wu Jian,Gu Bing Lin,Yu Jing Zhi and Kawazoe Yoshiyuki: "Coherent Transport through Carbon Nanotubes with Finite Length"Materials Transaction.JIM. 41・5. 571-573 (2000)