ナノスケール酸化物反強磁性体における量子トンネル現象の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13640367
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 出口 博之 九州工業大学, 工学部, 助教授 (30192206)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古曵 重美 九州工業大学, 工学部, 教授 (00261248) ; 高木 精志 九州工業大学, 工学部, 教授 (90112359)
• Keywords: ナノ結晶 / 酸化物反強磁性体 / 量子トンネル現象 / 超常磁性 / Co_3O_4 / MCM-41

Research Abstract

近年微粒子磁性体の量子サイズ効果やトンネル現象などが注目され、研究が進められている。我々はゼオライトMCM-41の均一で規則的な細孔に着目し、この細孔中でCo_3O_4の超微粒子磁性体を作成し、その磁性を調べた。
試料は3nm径の細孔を有するMCM-41をCoC1_2水溶液中に浸漬して乾燥後に焼成した。これを粉末X線回折およびTEM等で評価したところ、高濃度のCoC1_2水溶液中で作成されたものはMCM-41表面にCo_3O_4の析出が認められたが、低濃度では析出は見られず細孔中に約3nm径の超微粒子を形成しているのが観測された。バルクのCo_3O_4は33Kにネール点をもつ反強磁性体であるが、超微粒子の磁化はその近傍での異常は見られず、20K以下で急激に増加し超常磁性を示す。ゼロ磁場冷却の磁化は3K付近に極大をもち、それ以下で磁場中冷却磁化との差異がありブロッキング現象が見られる。T=5Kにおける磁化曲線では、ゼロ磁場近傍での立ち上がりが急激でヒステリシスのない超常磁性の特徴が見られる。磁化曲線から微粒子の磁気モーメントを見積るとCo^<2+>のおよそ6スピン分に相当し、微粒子径から概算した微粒子表面での相殺されない副格子の磁気モーメントの値とよい一致をみた。低温域で交流磁化率を測定したところ、周波数依存や静磁場依存性が大きくスローダイナミクスが観測された。これらより低温域で量子トンネル現象の兆候が見られていると結論づけられる。

Research Products

• [Publications] Y.Hayakawa et al.: "Magnetism of diluted Co_3O_4 nanocrystals"Physica E. 9巻. 250-252 (2001)
• [Publications] S.Takada et al.: "Intraparticle Magnetic Properties of Co_3O_4 Nanocrystals"NANO LETTERS. 1巻・7号. 379-382 (2001)