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2021 年度 実績報告書

ホットスポットと量子効果の増強を起源とする新原理磁気物質:センサ材料の新開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K04496
研究機関千葉工業大学

研究代表者

安川 雪子  千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10458995)

研究分担者 小林 政信  千葉工業大学, 工学部, 教授 (70296325)
山根 治起  秋田県産業技術センター, 電子光応用開発部, 上席研究員 (80370237)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード電気電子材料 / 磁性薄膜 / プラズモン効果 / 貴金属ナノ粒子
研究実績の概要

TbFeCo磁性膜の磁気光学効果(MOKE)に着目し、高感度、高S/N比、高速センシングを実現する新原理MOKE型・磁気センサの基盤となる「磁気プラズモニック物質」の研究を行った。貴金属ナノ粒子が励起する局在表面プラズモン共鳴(LSPR)により均一な増強電場「ホットスポット」の発生を予測した。このホットスポットによる磁気プラズモニック物質のMOKEの増大を目指した。
本研究ではTbFeCo磁性膜と貴金属ナノ粒子、誘電膜等から構成される磁気プラズモニック物質を設計し、設計した物質の作製と物性評価を行った。過年度では磁気プラズモニック物質の最適構造の設計、貴金属ナノ粒子の微細構造とLSPRの励起状態の相関に重点をおいて研究を実施した。貴金属ナノ粒子を様々な条件下で作製し、ナノ粒子の微細構造イメージを統計処理することによってナノ粒子の平均径や粒子間ギャップを算出した。また分光測定からLSPRの発生状況を検証した。高効率にLSPRを発生する貴金属ナノ粒子のホットスポットを、光学測定から実測・検出することに成功した。
またLSPR励起波長においてホットスポット強度が最大となり、さらにこの波長で磁気プラズモニック物質のMOPKEの増大率が最大となることを明らかとした。従ってLSPRによる増強電場とMOKEの強い相関を実証した。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] 国立臺灣大学(その他の国・地域)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      国立臺灣大学
  • [学会発表] 磁気光学カー効果と局在表面プラズモン共鳴の相互作用による新規機能性材料の開発2021

    • 著者名/発表者名
      朝原昌毅、山根治起、安川雪子
    • 学会等名
      第31回日本MRS年次大会
  • [学会発表] 表面プラズモンFeSi/Au系における磁気光学応答の飛躍的な向上 -高性能バイオ化学センサへの応用2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤 雅晃, 金子 佳史 , 山根 治起, 安川 雪子
    • 学会等名
      第31回日本MRS年次大会
  • [学会発表] 機能デザインに基づいた新しい磁性材料の創製2021

    • 著者名/発表者名
      安川 雪子
    • 学会等名
      長野県テクノ財団 令和3年度第2回 磁気エレクトロニクス研究会
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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