磁性薄膜の光制御とその評価手法の探索

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14050089
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 栄長 泰明 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (00322066)
• キーワード: 磁性材料 / 光機能性材料 / スイッチング材料 / プルシアンブルー / 酸化鉄微粒子 / 分子集合体 / 希土類 / 光応答性錯体

研究概要

固体薄膜磁性材料で、光照射により磁気特性を制御できる機能をもつ材料開発を目指し、その評価とともに研究を展開してきた。そのような材料の開発設計指針として、本年度は「分子集合体を利用した光磁性制御」はじめいくつかの方法を提案し、それぞれについて磁性の光制御に成功した。
はじめに、分子集合体を利用した設計としては、粘土鉱物を利用した高秩序構造をもつ光応答性磁性薄膜の作製、スピロピランベシクル中に磁性材料を複合したものの薄膜材料等を、設計、作製、評価を行った。具体的には、「粘土・アゾベンゼン・プルシアンブルー複合膜」では、2Kにおいてアゾ化合物のシス-トランス光異性化に伴った高効率の磁性の変化(10%以上)を観測した。さらに、磁性の光スイッチングの室温での実現を目的として、磁性材料として酸化鉄微粒子を用いた系について検討した。スピロピランを用いる系では、室温で光照射により磁化を増大させることに成功した一方、アゾ化合物を用い、酸化鉄微粒子の表面電荷を利用した複合化粒子では、室温にてその磁気特性を可逆に制御することにも成功した。
さらに、光により磁気特性制御が可能な新規な錯体として、鉄のシアノ錯体と希土類との複合化に着目した。このような3d-4f錯体は、単結晶を作製することも比較的容易であるため、構造に関する解釈が可能であった。作製した単結晶に低温で紫外光照射を行ったところ、45%の磁化率の増大が観測され、この準安定状態は、アニーリングすることにより基底状態に回復することが分かり、新規光応答性錯体設計に知見を与えた。

研究成果

• [文献書誌] 栄長泰明, 田口実, 李光明, 秋津貴城, 顧忠沢, 須貝威, 佐藤治: "Magnetization Increase of Iron Oxide by the Photo-induced Aggregation of Spiropyran."Chem.Mater.. 15. 8-10 (2003)
• [文献書誌] 佐藤治, 速水真也, 栄長泰明, 顧忠沢: "Control of the Magnetic and Optical Properties in Molecular Compounds by Electrochemical, Photochemical and Chemical Methods"Bull.Chem.Soc.Jpn.. 76. 443-470 (2003)
• [文献書誌] 田口実, 李光明, 顧忠沢, 佐藤治, 栄長泰明: "Magnetic Vesicles of Amphiphilic Spiropyran Containing Iron Oxide Particles on Solid State Substrate"Chem.Mater.. 15. 4756-4760 (2003)
• [文献書誌] 山本崇史, 室伏亜希子, 梅村泰史, 佐藤治, 栄長泰明: "Photoswitchable Magnetic Langmuir-Blodgett Films."Trans.Mater.Res.Soc.Jpn.. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 山本崇史, 梅村泰史, 佐藤治, 栄長泰明: "Photoswitchable Magnetic Films : Pnussian Blue Intercalated in Langmuir-Blodgett Films Consisting of an Amphiphilic Azobenzene and a Clay Mineral."Chem.Mater.. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 栄長泰明, 三上理恵, 秋津貴城, 李光明: "Reversible Photocontrol of Molecular Assemblies of Metal Complex Containing Azo-Amphiphiles"Thin Solid Films. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 栄長泰明, 神武正紘, 山田康洋, 佐藤治: "57Fe Mossbauer Study on Photo-induced Spin Transition of Ferrocene in Polymer Matrices."Chem.Lett. 32. 846-847 (2003)
• [文献書誌] 李光明, 秋津貴城, 佐藤治, 栄長泰明: "Photoinduced Magnetization for Cyano-bridged 3d-4f Hetero-bimetallic Assembly Nd(DMF)4(H2O)3(μ-CN)Fe(CN)5-H2O(DMF=N, N-dimethylformamide)"J.Am.Chem.Soc.. 125. 12396-12397 (2003)
• [文献書誌] 高橋一志, 川上智子, 顧忠沢, 栄長泰明, 藤嶋昭, 佐藤治: "An Abrupt Spin Transition Based on Short S・・S Contacts in a Novel Fe(II) Complex Whose Ligand Contains a 1,3-dithiole Ring."Chem.Commnun.. 2374-2375 (2003)
• [文献書誌] 秋津貴城, 栄長泰明: "A Redetermination of bis(N-Methyl- and N-ethyl-ethylenediamine N, N')bis(perchlorato-O)copper(II)."Acta.Crystallographica. E59. m991-m993 (2003)
• [文献書誌] 李光明, 秋津貴城, 佐藤治, 栄長泰明: "Three Dimenssional 3d-4f Hetero-bimetallic Coordination Polymers Through Hydrogen Bonds-Synthesis, Structures, and Mossbauer Spectrum Analysis."J.Coord.Chem.. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 李光明, 秋津貴城, 佐藤治, 栄長泰明: "Synthesis, Crystal Structure and Magnetic Properties of Two New Hetero-Bimetallic Assemblies."J.Coord.Chem.. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 秋津貴城, 栄長泰明: "Thermal and Photo-Responsibility of Axial Semi-Coordination Bonds in Copper(II) Complex."Bull.Chem.Soc.Jpn.. (掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 秋津貴城, 岩倉いづみ, 池野健人, 栄長泰明, 山田徹: ""[N,N'-Bis(2-methoxycarbonyl-3-oxobuthlidene)-ethylenediaminoto-κ4O,N,N',O']cobalt(II)."Acta Crystallographica. E60. m149-m150 (2004)
• [文献書誌] 秋津貴城, 栄長泰明: "Bis(N,N-dimethylethylenediamine N,N')bis(perchlorato-O) copper(II)"Acta Crystallographica. E60. m234-m236 (2004)
• [文献書誌] 秋津貴城, 栄長泰明: "Bis(N,N'-dimethylethylenediamine-κ2N,N')bis(acetone-κO)diperchlorate copper(II)"Acta.Crystallographica. C60. m162-m168 (2004)
• [文献書誌] 李光明, 秋津貴城, 佐藤治, 栄長泰明: "First Observation of Photoinduced Magnetization for Cyano-bridged 3d-4f Hetero-bimetallic Assembly Nd(DMF)4(H2O)3(□-CN)Fe(CN)5-H2O (DMF=N, N-dimethylformamide)."Hyperfine Interactions. C(掲載予定). (2004)
• [文献書誌] 山本崇史, 梅村泰史, 佐藤治, 栄長泰明: "Photomangnetic Co-Fe Prussian Blue Thin Films Fabricated by the Modified Langmuir-Blodgett Technique."Chem.Lett.. (掲載予定). (2004)