フォトクロミック分子による界面磁性制御

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近年、光磁気デバイスへの応用という観点から光制御型磁性材料の開発が待望されている。これまでに我々は、有機フォトクロミック分子と無機磁性体による有機-無機複合化という戦略を提案し、室温強磁性領域におけるFePtナノ粒子の光磁気制御を世界で初めて実現するなどの成果を得てきた。このような光磁気制御は、光による磁性体界面における電子密度の変化が原因であることが明らかとなっており、本研究では、フォトクロミック分子による、この界面光制御の考え方をさまざまな磁性体界面に展開、応用することで、本戦略を一般化した概念として提示することを一つの目的として、いくつかのシステム創製を試みた。例えば、「外部磁場アシストによる交互積層法」という新戦略により、巨大垂直磁気異方性及び光応答性を有するFePtナノ粒子集積膜の創製を実現した。外部磁場印加条件下における交互積層法により、水溶性FePtナノ粒子とフォトクロミック分子であるアゾベンゼン高分子電解質の交互積層膜を作製したところ、out-of-plane方向の磁化曲線はin-plane方向と比較し格段に大きな角型履歴曲線を示し、極めて垂直磁気異方性の高い集積膜の生成が示された。また、Au-S界面などの、元来非磁性である物質からなる有機-無機複合薄膜界面において強磁性が発現する現象が注目を集めているが、本研究では、このような二次元性に起因する磁性に着目し、フォトクロミック分子を界面に修飾することにより光機能化を目指した。実際には、チオール基を有するフォトクロミック配位子によって被覆した金ナノ粒子と金薄膜をそれぞれ設計し、その光磁化制御を試みところ、やはりアゾベンゼン配位子の光異性化に伴う光磁気効果を観測した。