光磁極反転材料の創製

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12440096
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 橋本 和仁 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00172859)
• 研究分担者: 大越 慎一 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (10280801)
• キーワード: 光磁性 / スピン転移 / シアノ金属錯体 / パルスレーザー光

研究概要

光磁性現象の高温化および高効率化を実現するため、室温でのNa_xCo_yFe(CN)_6・zH_2O系における光誘起スピン転移現象について検討した。コバルト-鉄シアノ錯体は主にFe^<3+>(S=1/2)-CN-C^<2+>(S=3/2)からなる高温相(HT相)とFc^<2+>(S=0)-CN-Co^<3+>(S=0>からなる低温相(LT相)の二つの状態間をスピン転移する。さらに、組成によりそのスピン転移温度を制御できる。
本研究に用いた微結晶紛体試料は Na_3Fe(CN)_6・H_2O/CoCl_2・6H_2O/NaClの水溶液を用いた沈殿法にて合成を行った。スピン転移特性はSQUIDにてモニターした。照射光強度依存性を調べるための光源には、Fe^<2+>からC0^<3+>へのCTバンドに相当する波長のNd^<3+>:YAGレーザー(λ=532nm,パルス幅6nsec)を使用した。
Na_<068>Co_<120>Fe(CN)_6・3.7H_2Oにおいて降温過程では280K近傍でHT相からLT相への急激な転移が起こる。一方、昇温過程では300K近傍でLT相からHT相へ転移し、室温近傍で30K程度の幅を持つヒステリシス特性が確認された。LT相の状態の試料に、ヒステリシスループ内の温度295Kにおいてパルスレーザー光を1ショットのみ照射した。その結果、レーザー光強度45ml/pulse・cm^2に閾値をもち、閾値以上では1ショットの照射で完全にHT相となることが確認された。これは、ヒステリシスループ内で自由エネルギーは極大値を持ち、LT相とHT相が双安定となっている。光強度が十分強い場合は、光により生成したHT相の量がχ_<max>をこえるため、相互作用により未反応のLT相もHT相に変換され、結果として高い変換効率で全体がHT相に変換したと考えらる。このように光磁性現象の高温化および高効率化を実現した。

研究成果

• [文献書誌] S.Ohkoshi, N.Machida, Z-J.Zhong, K.Hashimoto: "Photo-induced magnetization in copper(II) octacyanomolybdate(III)"Synth. Metal.. 122. 523-527 (2001)
• [文献書誌] S.Ohkoshi, N.Machida, K.Hashimoto, et al.: "Visible light-induced reversible photomagnetism in copper(II) octacyanomolybdate(IV)"Chem. Lett.. 2001. 312-313 (2001)
• [文献書誌] T.Yokoyama, K.Okamoto, K.Hashimoto, et al.: "Charactarization of relaxed photo-excited magnetized states in Prussian-blue analogous magnets"J. Synchrotron Rad.. 8. 913-915 (2001)
• [文献書誌] T.Yokoyama, K.Okamoto, K.Hashimoto, et al.: "Local structure and electronic state of a photo- and x-ray-induced magnet of cow cyanide studies by ...."Phys. Rev. B. 65. 064438 (2002)
• [文献書誌] N.Shimamoto, S.Ohkoshi, O.Sato, K.Hashimoto: "Control of charge-transfer induced spin transition temperature on cobalt-iron prussian blue analogues"Inorg. Chem.. 41. 678-684 (2002)
• [文献書誌] N.Shimamoto, S.Ohkoshi, O.Sato, K.Hashimoto: "One laser shot induced cooperative charge transfer accompanied spin transition on Co-Fe Prussian blue ...."Chem. Lett.. (in press). (2002)