【研究分野】機能物質化学

【研究領域課題番号】15750125 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光磁性制御 / フォトクロミック材料 / 分子集合体 / アゾベンゼン / 磁性微粒子 / 強磁性体 / 光スイッチング / 磁性材料 / 光機能性材料 / スイッチング材料 / 逆ミセル / LB膜 / プルシアンブルー / 酸化鉄微粒子

【研究成果の概要】

近年、光によりその磁気特性を制御可能な磁性体の研究が盛んに行われ、フォトンモードによる磁気記録材料への応用が期待されている。このような光制御型磁性材料への新たな設計指針として分子集合体のフォトクロミック分子と無機磁性体による有機無機複合化材料をいくつか報告してきた。しかしながら、これまで報告したシステムは磁性体の微細化に伴う熱ゆらぎにより、極低温においてのみ強磁性を示す磁性材料であり、室温における磁気記録を実現するには強磁性領域を室温付近まで向上させることが大きな課題であった。そこで本研究では、大きな結晶磁気異方性と高い化学的安定性を有し、室温においても強磁性を示すFePtナノ粒子を磁性体として用い、この表面にアゾベンゼン誘導体の単分子膜を配位させることで、有機無機複合ナノ粒子を設計した。この複合ナノ粒子において、光照射によるアゾベンゼンの光異性化に伴い、磁化の可逆的な変化を観測し、室温において強磁性を有するナノ粒子の磁化を、光照射により可逆的に制御することに初めて成功した。この複合ナノ粒子の表面におけるアゾベンゼンの可逆的な光異性化が観測された。更に、このアゾベンゼンの光異性化に伴い、紫外光の照射による複合ナノ粒子の磁化の増大、可視光の照射による磁化の減少が観測され、室温において光照射による磁化の可逆的な制御に成功した。これは、アゾベンゼンの光異性化によるダイポールモーメントの変化によりFePtナノ粒子の表面の荷電状態の変化が誘起され、FePtナノ粒子の自由電子の遍歴に影響を与えたことによるものと考えられる。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)

【研究分野】電子材料工学

【研究領域課題番号】04555067 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

変位電流 / ラングミュア膜 / LB / 光異性化 / 相転移 / 液晶 / 有機単分子膜 / アゾベンゼン / LB膜 / 単分子膜 / 変位電流計測システム / LBトラフ / 光・変位電流変換

【研究成果の概要】

有機分子の持つ電子的および光学的機能を、分子レベルで引き出すことを可能にするための技術を、分子膜の極限の厚さを持つ単分子膜において実現することは、分子電子素子実現に向けた基盤技術の一つとして重要である。誘電体の分極という重要な基本概念を基礎とすれば、単分子膜に外部刺激(圧力、光、熱など)を与えた時、分子膜内で分子が動的に挙動する過程(双極子の回転など)を変位電流として検出可能とするためのシステムの構築が是非とも必要である。そこで、本研究では、第1の目的として、有機単分子膜に各種の外部刺激が加えられた時の出力を変位電流として計測できるようなシステムを開発することを目指した。さらに第2の目的として、開発したシステムを用いて有機単分子膜という分子膜レベルでの光変位電流変換型の新規な記録素子を試作することも目指した。
そして、国内外では単分子膜の変位電流を計測した例は知られていなかったため、試行錯誤ではあったが、以下に示す項目について、当初の計画をほぼ達成することができた。
1 水面上単分子膜の評価システムの開発
ダブルバリアを採用し、膜の圧縮・拡張、光刺激の各種モードに対する変位電流計測を行う事ができ、同時に光吸収測定も行える高機能な評価システムを開発した。
2 各種刺激(光、圧力)に対する水面上単分子膜の変位電流計測
3 単分子膜の光-変位電流変換機能
4 変位電流と吸収スペクトルの同時測定
5 固体基板上単分子膜の光-変位電流測定、熱刺激変位電流計測
光変位電流変換型記録素子の試作として、基板上単分子膜の変位電流計測を行い、波長や偏光による評価、熱刺激に対する応答を評価した。

【研究種目】試験研究(B)

【研究期間】1992 - 1994

【配分額】10,900千円 (直接経費: 10,900千円)