超低温環境下での円偏波ＥＳＲ法の開発

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H03800
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 塩見 大輔 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (40260799)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 円偏波 / 円偏光 / マイクロ波 / ESR / 電子スピン共鳴 / SQUID磁束計 / キラリティ / キラル磁性体

研究実績の概要

キラリティをもつ磁性体には，特異な磁気キラル効果が期待される．従来のキラル磁性研究は，おもに光学遷移に現れる効果（磁気光学効果）に注目して調べられてきたが，本研究では電子スピンを直接捉えつつキラリティを磁気分光学的に評価できる，キラルな電子スピン共鳴（ESR）法を提案した．円偏波（円偏光）化したマイクロ波を使ってESR信号を検出するには，技術的な困難があったが，定常的な磁化の静磁場と平行な成分（静的な縦磁化）の変化量をマイクロ波照射下で検出するという新しい方法をとることで克服することを提案し，測定系を製作した．
基準試料を用いて，Vバンド（69 GHz帯）での円偏波ESRを測定した．この基準試料は，結晶中に反転中心と映進面をもつアキラルな構造をもつもの（ピリジン置換のニトロニルニトロキシド）を選び，静磁場の印加方向，すなわちラーモア歳差運動の回転方向の効果のみが現れる条件下で，ESRを測定した．試料のg値から予想される磁場範囲で，定常的な磁化の減少，すなわち，ESR共鳴吸収が起こることがわかった．強度のマイクロ波パワー依存性により，観測しているESR遷移に飽和は起こっていないことを確かめた．左右それぞれの円偏波を照射した時の強度比は，およそ1 : 0.6であった．静磁場の印加方向を逆転させると，ほぼ同じ強度比で左右円偏波に対する大小関係のみが逆転したことから，ラーモア歳差運動の回転方向の反転の効果が現れていると考えられる．本システムのマイクロ波ではだ円偏波成分が大きい，すなわち直線偏波成分が混入していることが明らかになった．

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Analyses of Sizable ZFS and Magnetic Tensors of High Spin Metallocomplexes (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Yamane, K. Sugisaki, T. Nakagawa, H. Matsuoka, T. Nishio, S. Kinjyo, N. Mori, S. Yokoyama, C. Kawashima, N. Yokokura, K. Sato, Y. Kanzaki, D. Shiomi, K. Toyota, D. H. Dolphin, W.-C. Lin, C. A. McDowell, M. Tadokoro and T. Takui
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 19 ページ: 24769-24791
  • DOI: 10.1039/c7cp03850j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Behaviour of DFT-Based Approaches to the Spin-Orbit Term of Zero-Field Splitting Tensors: A Case Study of Metallocomplexes, MIII(acac)3 (M = V, Cr, Mn, Fe and Mo) (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Sugisaki, K. Toyota, K. Sato, D. Shiomi, T. Takui
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 19 ページ: 30128-30138
  • DOI: 10.1039/C7CP05533A
  • 査読あり
• [学会発表] 大きなゼロ磁場分裂定数を持つ高スピン金属錯体のESRスペクトルにおける一般的な解析式とレニウム錯体への適用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山根健史・杉崎研司・佐藤和信・神崎祐貴・豊田和男・塩見大輔・田所誠・工位武治
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 量子コンピュータによる開殻分子の量子化学計算に向けて：新たな配置状態関数生成法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉崎研司,山本悟,中澤重顕,豊田和男,佐藤和信,塩見大輔,工位武治
  • 学会等名: 第56回電子スピンサイエンス学会年会
• [学会発表] ESR/ENDOR法を用いたホスホニウム基を有する安定なナフタレンジイミドラジカルイオンの電子状態の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 崎山弾,巽俊輔,杉崎研司,佐藤和信,豊田和男,塩見大輔,Sharvan Kumar,Sudhir Kumar Keshri,Yogendra Kumar,Pritam Mukhopadhyay,工位武治
  • 学会等名: 第56回電子スピンサイエンス学会年会
• [学会発表] Analysis of Sizable ZFS and Magnetic Tensors of a High Spin Pseudo-Octahedral ReIII,IV Dinuclear Complex: Exact Analytical and Zeeman Perturbation Treatments and Quantum Chemical Calculations (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yamane, Kenji Sugisaki, Tomoki Nakagawa, Kazunobu Sato, Yuki Kanzaki, Daisuke Shiomi, Kazuo Toyota, Makoto Yoshizawa, Makoto Tadokoro, Takeji Takui
  • 学会等名: The 5th Awaji International Workshop on Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications (AWEST2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Revisit to the ESR analyses of high-spin manganese, iron and cobalt complexes with sizable ZFS parameters, as studied by full spin Hamiltonian approaches and quantum chemical calculations (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Yamane, K. Sugisaki, K. Sato, K. Toyota, D. Shiomi, T. Takui
  • 学会等名: The 11th Japanese-Russian Workshop on Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices
  • 国際学会