新奇高温スピントロニクス素子に向けた分子磁石内包ハイブリッド２次元ナノ構造の作製

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本研究では、２次元材料表面に空孔または結合部位を作成して、そこに異種のナノ物質を結合させ、さらにそこを起点として、反強磁性酸化物/水酸化物のネットワーク状薄膜を成長させる。ネットワークを形成したハイブリッド構造には大きな保磁力とスピンの表面ピン止めが存在するため、これらの材料をナノ磁気デバイスとして用いるための指針を導出する。今年度は、化学合成グラフェン（CSG）やMoS2などの２次元材料の表面構造を条件を変えて作製し、空孔作製条件の最適化を行った。 反強磁性層には遷移金属（ニッケル）の酸化物/水酸化物 (NiOOH、Ni(OH)2) 薄膜を用いた。磁性層の厚さを 5 ～ 20 nm に調整し、低温領域での磁化の特性を測定することで、形成された ２次元ハイブリッド構造の保磁力が表面ピン層により 5000 ～ 10000 Oe と高いことを明らかにした。100K で磁化メモリー効果を測定し、長期緩和熱残余メモリー効果を確認した。また、鉄トリアゾールを骨格とするスピンクロスオーバー (SCO) 化合物の合成にも着手した。さらにこの分子を、２次元表面上に成長することで、SCO分子のネットワークが構築されることを確認した。スピン状態遷移温度は 382K から 325K にシフトし、40K の大きなメモリーヒステリシスの存在を観測した。電気伝導度の特性計測から、２次元基板の高い電気伝導率が、その上に結合した SCO分子ネットワークのスピン状態遷移の検出に有用であることを見出した。