Mass Production and Property of Two-Dimensional Magnetic Nanosheets

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本研究課題では、次世代スピントロニクスの基幹材料として有望視されている2次元磁性体ナノシートに関し、大量合成手法の確立に加え、磁性パラメーターの獲得を目指す。具体的には、酸素や水に対して比較的耐性があり、磁気転移温度が比較的高い2次元磁性体であるFe3GeTe2, MPS3 (M: 遷移金属イオン) などを探索対象とする。2022年度は、前年度に引き続いて、磁性ナノシートの母物質として鉄リントリカルコゲナイド (FePS3) を取り扱い、電気化学を活用したナノシート化を重点的に検討した。また、磁性ナノシートの母物質としてコバルト－アルミニウム層状複水酸化物（Co-Al LDH）を取り扱い、磁場存在下での伝導性の評価を開始した。(1) 電気化学を活用したFePS3のナノシート化前年度までの研究において得られているFePS3の比較的良質な層状結晶に対して、電気化学反応を利用して層状結晶の横方向サイズを大きく損なわないナノシート化の条件を探索した。特に2022年度は、ファンデルワールス層状結晶のナノシート化において用いられることが多い強塩基を電気化学反応系に添加し、改めて支持電解質と溶媒のスクリーニングを行った。しかしながら、これまでのところ、強塩基を添加した反応系においても電気化学反応のみでFePS3のナノシート化が進行する条件は得られていない。(2) 磁場存在下でのCo-Al LDHの伝導性の評価Co-Al LDHは強磁性を示すこと、層間距離に応じて磁気特性が変化すること、などが報告されている。したがって、Co-Al LDHをスピントロニクスへ展開することを視野に入れ、伝導度・電子輸送特性を評価することとした。実際には、さまざまな層間距離をもつCo-Al LDHの良質な結晶性試料を合成し、磁場存在下での電気伝導度の評価を開始した。