スピン偏極STM探針接触法による単一フタロシアニン分子を介するスピン伝導測定

使用自旋极化 STM 尖端接触法通过单个酞菁分子进行自旋传导测量

• 批准号: 22810005
• 负责人: 山田 豊和
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22810005/
• 关键词: スピンエレクトロニクス; 走査トンネル顕微鏡(STM); 鉄; ナノ; 磁石; 電界; 表面; スピン偏極STM

今日の情報社会を支えているのは、ナノスケールの微小な磁石である。我々の身の回りのパソコンをはじめ、情報の記憶・書き込み・読み込みは、磁石のN極S極の向きを利用している。磁石の向きを読み取るために、磁気ヘッドを使う。磁気ヘッドは、2つの小さな磁石の間に金属などの無機物は挟んだものである。ひとつの磁石の向きは常に固定であり、他方は検出する磁石の向きにより、その方向を変える。この2つの磁石の間に電流を流しておくと、2つの磁石の向きが平行な場合電流は多く流れ、反平行では減少する。この効果は巨大磁気抵抗(GMR)効果と呼ばれる。これまで、磁気ヘッドは無機物で作られてきた。これに代わる新たな物質として有機物がある。我々は、インクなどの色素分子として広く普及・使用されてきているフタロシアニン分子を2つの小さな磁石の間にいれ、さらに単一分子を使用することで1ナノメートル(十億分の1メートル)の大きさのGMRヘッドを作成した。有機分子と磁石との電子スピン相関の解明を、スピン偏極走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて行った。平成22年度は、コバルトナノ磁石の上につけた単一フタロシアニン分子(H2Pc)に、STM磁性探針(Co薄膜をコートしたW探針)を接触させ、この2つのコバルト磁石の向きが平行な場合と、反平行な場合の電子伝導測定を行ったところ、60%のGMR比を得た。有機分子の無い場合に比べて、1ケタ大きい値であった。有機分子を利用することで、無機物には無い新たな特性の発現を確認した。研究と並行して、ドイツ・カールスルー工大学から千葉大学へのSTM装置の移動を完了した。鉄ウィスカ単結晶上のマンガン膜を新たな基板として使用する。これを用いることで、弱い外磁場で容易に磁化方向を反転できる。外磁場印加のためのコイル系の設置、また磁性探針の向きを制御するための回転機構の取り付け・改造を行った。

Today, the <s:1> intelligence society を branches えて る る <s:1> である, ナノスケ ナノスケ, <s:1> and <s:1> tiny な magnets である. I 々 の body の back り の パ ソ コ ン を は じ め, intelligence の memory book き 込 み · 読 み 込 み は, magnet の N pole S の to き を using し て い る. The magnetic flux takes るために from を読み を読み and the magnetic gas ヘッドを makes う. Magnetic gas ヘッド ヘッド, 2 <s:1> small さな magnets <e:1> に metal な <e:1> inorganic substances <e:1> holding んだ んだ である である である. ひ と つ の magnet の to き は often に fixed で あ り, fang は 検 out す る magnet の to き に よ り, そ を の direction - え る. こ の 2 つ の を に current flow between magnet の し て お く と, 2 つ の magnet の to き が parallel electric current to flow more than は く れ な occasions, the parallel で は reduce す る. The effect of <s:1> <s:1> huge magnetic resistance (GMR) effect と ばれる. Youdaoplaceholder2 れまで, magnetic field ヘッド れまで, inorganic で as られて た た. <s:1> れに generation わる new たな substances と がある て organic compounds がある. I 々 は, イ ン ク な ど の pigment molecules と し て hiroo く popularization, use さ れ て き て い る フ タ ロ シ ア ニ ン molecular を 2 つ の small さ な between magnet の に い れ, さ ら に 単 a molecular を using す る こ と で 1 ナ ノ メ ー ト ル (billion の 1 メ ー ト ル) の big き さ の GMR ヘ ッ ド を made し た. Organic molecules と magnet と の electronic ス ピ ン phase masato の interpret を, ス ピ ン partial pole walkthrough ト ン ネ ル 顕 micro mirror (STM) を い て line っ た. 22 annual は, pp.47-53 コ バ ル ト ナ ノ magnet on の に つ け た 単 a フ タ ロ シ ア ニ ン molecules (H2Pc) に, STM magnetic probe (Co film を コ ー ト し た W probe) を contact さ せ, こ の 2 つ の コ バ ル ト magnet の to き が parallel と な occasions, the parallel な occasions の electronic 伝 guide line measurement を っ た と こ ろ, 60% の GMR ratio Youdaoplaceholder0 gets た. Organic molecules are に larger than べて and 1ケタ in the absence of a に に value であった. Organic molecules を utilize する する とで とで, and inorganic substances に に have no <s:1> new たな properties <e:1> to exhibit を confirmation of た た. Research と parallel し て, ド イ ツ · カ ー ル ス ル ー worker university か ら chiba university へ の STM finished device の mobile を し た. The iron ウィスカ単 crystal is followed by a て ガ ガ ガ <s:1> film を new たな substrate と て て using する. <s:1> れを can be easily magnetized in the direction of を reverse 転で る る by using れを る とで とで and a weak <s:1> external magnetic field で. Magnetic field outside the Inca の た め の コ イ ル の Settings, ま の た magnetic probe to き を suppression す る た め の back to the country planning agencies の り pay け line, transform を っ た.

项目成果

磁気イタージングハンドブック(日本磁気学会編)

磁迭代手册（日本磁学会编）

• 发表时间: 2010
• 作者: 山田豊和;大島則和;小野寛太;笹田一郎;三俣千春
• 通讯作者: 三俣千春

Spin-polarized STM of single atoms, single molecules, and single nanoclusters

单原子、单分子和单纳米团簇的自旋极化 STM

• 发表时间: 2010
• 作者: H. Ishii;N. Kobayashi;K. Hirose;山田豊和
• 通讯作者: 山田豊和

Magneto-Electric Coupling of Metallic Surfaces : Electrical Control of Spin Statesin iron Nano-Clusters

金属表面的磁电耦合：铁纳米团簇中自旋态的电控制

• 发表时间: 2010
• 作者: 伊藤ゆり;井岡亜希子;津熊秀明;山田豊和
• 通讯作者: 山田豊和

Magnetoelectric coupling at metal surfaces

• DOI: 10.1038/nnano.2010.214
• 发表时间: 2010-11-01
• 期刊: NATURE NANOTECHNOLOGY
• 影响因子: 38.3
• 作者: Gerhard, L.;Yamada, T. K.;Wulfhekel, W.
• 通讯作者: Wulfhekel, W.