素励起化学研究室の概要

　素励起化学研究室では、化学反応の機構と各種材料の物性をその物質の電子状態に基づく理論的考察により解明すること、更にそれを通して新材料の開発に貢献することを主なる業務としている。当研究室の特徴は、電子スピン共鳴法や核磁気共鳴法を用いた構造化学研究や反応プロセスの研究に関して、長く且つ優れた伝統を有することである。現在、磁気共鳴法の他レーザーを用いた諸手法により物理化学的研究を継続する一方、無機系の融合材料の創製を目指して、セラミックス基礎部やセラミックス応用部と共同で研究を進めている。

研究テーマ

1. 無機メソ空間材料の合成と化学反応場としての利用技術に関する研究
2. 無機ナノ構造材料の評価技術の研究
3. レーザアブレーションによる結晶薄膜の積層・加工プロセス技術と装置の開発
4. 結晶薄膜・素子の量子電磁気欠陥と品質評価用の新規ESR測定技術と装置の開発
5. 超伝導、磁気抵抗などの素励起結合型のハイブリッド素子の基盤研究

スタッフ

室長　岡崎正治＊　　　E-mail: okazaki@nirin.go.jp
　　　武藤八三＊＊　　E-mail: hamuto@nirin.go.jp
　　　小西由也　　　　E-mail: konishi@nirin.go.jp
　　　楠森　毅　　　　E-mail: kusumori@nirin.go.jp
　　　山田保誠　　　　E-mail: yayamada@nirin.go.jp
　　＊学術誌 Applied Magnetic Resonance (Springer Verlag) 編集顧問
　　＊＊岐阜大学客員教授（機能性薄膜材料工学講座）

研究の内容 １．無機メソ空間材料の合成と化学反応場としての利用技術に関する研究 （鉱工業特別研究、セラミックス応用部と共同）

　有機分子集合体をテンプレートとして合成したナノ空間材料を、化学反応場として利用する為の技術開発を行っている。平成１０年度に、ナノ空間材料を反応制御を行うための場として用いる研究を開始し、現在もこれを継続している。 このほか、新規の銅-ドデシル硫酸塩複合体の合成、ナノ空間に捕捉されたヤーンテラー効果により歪んだベンゼンカチオンの観測、などの成果を得た。平成１１年度は、更にこれらの研究を進めるとともに、「ナノ空間材料を反応場として利用する為の技術開発」の総括を行う。
★成果："Jahn-Teller Distorted Benzene Cation Radical in Mesoporous Silicate",
　　　　　 Phys. Chem. & Chem. Phys. Vol. 1, 印刷中 (1999).

２．ナノ構造の評価技術の研究 （鉱工業特別研究、セラミックス応用部と共同）

　ナノメートル次元の空間に捕捉された、光化学反応中間体ラジカル対のスピン相関をしらべ、電子スピン共鳴を利用したスピン操作による反応制御技術を研究開発する。また、ナノ空間材料を含む無機・有機複合材料の特性を電子スピン共鳴法や核磁気共鳴法を用いて研究するとともに、新規無機・有機複合材料の創製を目指す。
★成果："Reaction Yield Detected ESR and Its Application to Control Chemical Reactions",
　　　　　 in Dynamic Spin Chemistry, 編集　長倉三郎他, chap.8, Kodansha, 1998.

３．結晶薄膜の積層・加工プロセスの研究（科学技術振興調整費重点基礎研究）

　量子トンネル効果やスピン制御を用いる次世代の電子・磁気素子の創製には、ナノ次元の平滑度等を持つ単結晶薄膜の作製とその積層化及び加工に関し新技術開発が必須である。膜の元素組成比の制御や積層化が容易等の特長の他、コスト、安全性などの産業上の利点を持つので、YAG固体レーザを用いたパルスレーザ蒸着(PLD)法の研究を進めている。有力で独創的な「高圧水素のラマン効果による真空紫外線(VUV)PLD成膜技術と装置の開発」を行った。　さらに改良及びレーザのより短波長化を行う。
★成果： "Preparation of thin epitaxial YBCO films by Ablation using Fourth Harmonics of
　　　　　　Nd:YAG Laser", Physica C 282-287, 577(1997).
　　　　　　特許出願　平10-296145：「VUV-PLD成膜方法と装置」.

４．薄膜・素子の量子電磁気物性評価用の新規ESR測定技術と装置

　超伝導体のESRと量子磁束共鳴の研究から、ジョセフソン結合(JJ)部等での磁束の侵入・捕捉や耐磁場特性を測定可能なことを明らかにした。　さらにスピン波共鳴等の研究を通して超伝導体や巨大磁気抵抗物質などの薄膜・素子の電磁気特性や欠陥を測定・評価する新技術の開発を行っている。
★成果： "Detection of Quantized Flux Penetration into Very Small 0-type Josephson Links
in Bi₂Sr₂Ca₁Cu₂O_y Single Crystals using ESR Spectrometry", Phys. Rev.B, 55,14479 (1997)
; 装置の特許：2569424号.

５．素励起結合型のハイブリッド素子の基盤研究

　JJ、スピン制御超伝導、巨大磁気抵抗等の素子の創製を目指して、超伝導体、誘電体、絶縁体、磁性体等をナノ次元で積層し、超伝導とスピンや、スピンと伝導電子等の素励起を結合させるハイブリッド型素子について研究する。