原子スケールドメイン導入による配位環境制御と新奇磁性開拓

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磁性スピネルにおいてMn3+イオンのヤーンテラー効果に伴って現れる約15%もの巨大格子歪を利用し、数ユニットセル程度のサイズのドメイン（アトミック・ドメイン）の導入に挑戦するとともに、界面歪を利用した新奇磁性獲得の可能性を探ることである。本年度は、Mn3+ JTイオンとFe3+磁性イオンを持つ磁性スピネル (Co,Mn,Fe)3O4での自己ナノ組織化を利用して、面内サイズ数ユニットセル程度のナノロッド状アトミック・ドメインを持つチェッカーボード型ナノ構造の作製に挑戦した。具体的には、（１）Mn3+イオン拡散速度の速い磁性スピネルにおけるイオン拡散速度の制御のため、酸素雰囲気を系統的に変化させたセラミック試料作製および熱処理を行った。（２）（１）で作製された試料について透過型電子顕微鏡法を用いた電子回折観察、明・暗視野像観察、高分解能像観察、および高角環状暗視野－走査透過型電子顕微鏡法観察を行い、局所的結晶構造およびナノ構造について明らかにした。（３）（２）で得られた結果から、チェッカーボード型ナノ構造サイズの変化について検討を行った。その結果、試料作製時における焼成雰囲気はチェッカーボード型ナノ構造サイズにおいて大きな影響を及ぼさないこと、熱処理雰囲気における酸素の存在がナノ構造サイズに重大な影響を及ぼすことが明らかとなった。また熱処理雰囲気時の酸素分圧を精密に制御することにより、本試料の一部において面内最小サイズ ~ 3 nm × ~ 3 nmのアトミックドメイン導入が見出された。