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 理学部 物理学科 磁気物性学教室
 Magnetism and Magnetic Materials Laboratory

教授:齊藤 敏明
■ 概要
概要
磁性の研究は物性物理学の中でも重要な分野をなす。当研究室では,主に磁気相転移にからんだフラストレーション系や量子スピン系、重い電子系の問題などを取り扱っている。理学部複合物性研究センター(ハイテクリサーチセンター)にも所属し,極低温までのSQUID測定(磁化測定、交流帯磁率測定)が可能になった。また,分子磁石ネットワーク、圧力でさまざまに物性が変化する有機固体の磁性研究も共同研究で進行中である。他方で,応用面について,高密度記録媒体の熱揺らぎ問題,スピントロニクスなどの研究課題にも取り組んでいる。
1. フラストレーションを持つ系のスローダイナミクス
交換相互作用が正負競合したり,負だけであっても三角格子を組むなどする場合,あるいは,正だけであっても一軸異方性と競合する場合,すべての相互作用を満足させるスピンの配列が不可能になり,磁気フラストレーションと呼ばれる現象がおきる。このような物質は磁気的な長距離秩序が生じにくくなり,量子スピン液体という状態が期待されている。多くの場合は,完全なフラストレーションが起きず,ランダムな方向を向いて凍結するスピングラス(SG)になったりする。一軸異方性がランダムに分布し,強磁性相互作用との間でフラストレーションを起こす系(ランダム異方性を持つ磁性体,RAM)では,このような場合のひとつの秩序状態としてSGと似てはいるが,緩和時間がSGよりも非常に長くなる状態がある。このスローダイナミクスについて,典型的なRAMであるアモルファスの希土類・Feの合金薄膜を作製し,SQUIDを利用して調べている。
2. 単分子磁石ネットワークの研究
2. 単分子磁石ネットワークの研究
分子一つ一つが磁石のように振舞う「単分子磁石」(Single Molecule Magnet, SMM)の2次元磁気ネットワークの磁性について、特にダイナミクスについて化学科錯体研究室、東北大との共同研究で調べている。異方性の分散と強磁性的相互作用によるフラストレーションに注目し、2次元版スピンアイスやランダム異方性を持つ系の可能性がある事を示してきた。
3. 量子スピン系・フラストレーション系
本来、フラストレーションを起こさないスピネルAサイトのみに磁性イオンを持つCoAl2O4は、作製の条件によって、低温でスピン液体に近い振る舞いをする。
最近では、多重経路の交換相互作用により、フラストレーションが生じ、スパイラススピン液体状態が起こるとされている。我々は、熱処理条件をさまざまにかえて作製し、条件によって低温まで磁気秩序が生じなくなったりスピングラス的なふるまいをしたりすることを見出した。これとAサイト、BサイトのCoインバージョンパラメーターとの関係を調べている。
4. 放射光を利用したMgO単結晶トンネル障壁を持つトンネル磁気抵抗多層膜界面の電子状態の研究
現在,MgOの単結晶障壁を持つトンネル磁気抵抗素子(TMR素子)の中には室温で500%という高い磁気抵抗比を示すものがあり,高性能の磁気ヘッドやMRAMとよばれる新しいメモリーの素材として注目を集めている。この大きなTMR発現には素子の強磁性体電極と絶縁体層の界面の状態が重要な鍵を握る。我々は産総研のスピントロニクスグループ,北大,高エネ研との共同研究によりAl2O3層やMgO層に接したCoやFeの1層およびエッジ層,あるいはホイスラー合金超薄膜層のMnとCoの電子状態を高エネ研にて放射光でx-ray absorption spectroscopy (XAS)やx-ray magnetic circular dichroism (XMCD)を測定することにより調べた。放射光では磁性原子の内殻からの吸収を選択的に十分な強度で見ることができるので,Co,Fe,Mnなどの1原子層の電子状態が観測でき,解析により,スピンおよび軌道磁気モーメントの値が得られる。
5. 磁気多層膜の磁気的性質の研究
分子線エピタクシー(MBE)装置や高真空マグネトロンスパッタ装置により磁性体の多層膜を作製している。最近ではMgO(100)、MgO(111)基板上にエピタキシャルにFe/Cr(100)、Fe/Cr(110)層をエピタキシャルに積んで、界面フラストレーションと磁気ダイナミクスの関係を見る事を進めている。RFスパッタリング装置では重い電子系薄膜を作製中で、次元との関係を見ることを試みている。その他,磁気記録材料の関係では,SmCoCu/Smなどの多層膜を作製し,TiやCuなどの下地層なしで、大きな保磁力と垂直磁気異方性を持つ事を示した。
6. 有機伝導体の圧力下での磁気測定
有機伝導体における電荷整列,スピンパイエルス転移に伴う帯磁率の冷却速度依存性,圧力下でSQUIDによる磁化測定を行うための小型圧力セルの開発などの課題を,物性物理学教室,物性研,理研などと共同で行った。
■ Keywords
フラストレーション, 量子スピン系, ランダム異方性, スピンアイス, スピングラス,スピントロニクス,磁気多層膜, 重い電子系, トンネル磁気抵抗効果, 放射光,有機伝導体,分子磁石ネットワーク,高密度磁気記録媒体
■ 教授・准教授・講師の公的役職
1.  齊藤敏明 :就職主任, 人権およびセクシャル・ハラスメント情報委員
■ 教授・准教授・講師の学会・研究会の役員
1.  齊藤敏明 :日本磁気学会論文委員
■ 当該年度研究業績数一覧表
研究者名 刊行論文 著書 その他 学会発表 その他
発表
和文英文 和文英文 国内国際
















齊藤 敏明   教授
理学博士
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(  ):発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会 (  ):発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会
■ 刊行論文
原著
1. Takeshi Kawasaki, Chikahide Kanadani, Toshiaki Saito, Takafumi Kitazawa:  Crystal Structures and Magnetic Properties of Isonicotinate and Dicyanometallate-bridged Manganese(II) Complexes.  Chemistry Letters  38 (10) :992-993 , 2009
2. Chihiro Kachi-Terajima, Erina Mori, Tasuku Eiba, Toshiaki Saito, Chikahide Kanadani,
Takafumi Kitazawa, Hitoshi Miyasaka:  MnIII Salen-type Single-molecule Magnet Fixed in a Two-dimensional Network.  Chemistry Letters  39 :94 , 2010
3. Takashi Kosone, Yusuke Suzuki, Syota Ono, Chikahide Kanadani, Toshiaki Saito, Takafumi Kitazawa:  A new spin crossover heterometallic FeIIAgI coordination polymer with the [Ag2(CN)3]- unit: crystallographic and magnetic study.  Dalton Transactions  39 (7) :1786 -1790 , 2010
4. Takashi Kosone, Itaru Tomori, Chikahide Kanadani, Toshiaki Saito, Tomoyuki Mochida, Takafumi Kitazawa:  Unprecedented three-step spin-crossover transition in new 2-dimensional coordination polymer {FeII(4-methylpyridine)2[AuI(CN)2]2}.  Dalton Transcations  2010 (39) :1719 -1721 , 2009
5. K. Nomura, C.A. Barrero, K. Kuwano, Y. Yamada, T. Saito, F. Kuzmann:  57Fe Mossbauer study of sol-gel synthesized Sn1-x-yFexSbyO2-powders.  Hyperfine Interactions  191 :25-32 , 2009
6. Chikahide Kanadani, Toshiaki Saito, Yoshikazu Tabata:  Magnetization measurements under pressure for the heavy-fermion compounds Ce(Ru0.9Rh0.1)2(Si1-yGey)2.  Journal of Physics: Conference Series  200 :0120791-01207914 , 2010
7. Takashi Kosone, Chikahide Kanadani, Toshiaki Saito, Takafumi Kitazawa:  Synthesis, crystal structures, magnetic properties and fluorescent emissions of two-dimensional bimetallic coordination frameworks FeII(3-fluoropyridine)2-[AuI(CN)2]2 and MnII(3-fluoropyridine)2[AuI(CN)2]2.  Polyhedron  28 :1930-1934 , 2009
8. Takashi Kosone, Chikahide Kanadani, Toshiaki Saito, Takafumi Kitazawa:  Spin crossover behavior in two-dimensional bimetallic coordination polymer FeII(3-bromo-4-picoline)2[AuI(CN)2]2: Synthesis, crystal structures, and magnetic properties.  Polyhedron  28 :1991-1995 , 2009
■ 学会発表
国内学会
1. ◎金谷親英,古庄進一,森本雄也,齊藤敏明,苅谷史博,永田正一: 硫化スピネル型スピングラスCu(Cr1-xTix)2S4のリエントラント領域近傍におけるH-T相図.  日本物理学会第65回年次大会(岡山大),  岡山,  2010/03
2. ◎金谷親英,佐藤奈都希,長嶋徹,齊藤敏明: 高周波スパッタ法による重い電子系化合物CeRu2Si2の薄膜作製とその物性II.  日本物理学会第65回年次大会,  岡山,  2010/03
3. ◎野村昌弘,草野祐平,金谷親英,齊藤敏明: Fe/Cr多層膜の界面フラストレーションとダイナミクスII.  日本物理学会第65回年次大会,  岡山,  2010/03
4. ◎齊藤敏明,加知千裕,金谷親英,西尾豊,北澤孝史,宮坂等: 層状分子磁石ネットワーク化合物の2次元スピンアイス的な状態.  日本物理学会第65回年次大会,  岡山,  2010/03
5. ◎佐藤 ひとみ、 加知 千裕、 高垣 秀次、 金谷 親英、齊藤 敏明、 北澤 孝史: 有機ラジカルNIT4pyが付加したシアン化カドミウム錯体の合成と結晶構造.  第18回有機結晶シンポジウム,  東京,  2009/10
6. ◎森本雄也, 金谷親英,齊藤敏明: アモルファス(Zr1-xRx)33Fe67(R=Dy,Nd)におけるランダム異方性のダイナミクスに与える効果II.  日本物理学会 2009年秋季大会,  熊本,  2009/09
7. ◎加知千裕, 石井恵美, 齊藤敏明, 金谷親英, 北澤孝史, 原田拓典, 黒田玲子: アキラルなCu(II)錯体から構築するらせん型キラル一次元集積体の構造とその磁性.  第59回錯体化学討論会,  長崎,  2009/09
8. ◎加知千裕, 齊藤敏明, 金谷親英, 北澤孝史, 宮坂等: Mn(III)サレン系単分子磁石を連結した層状2次元ネットワーク化合物における磁気ダイナミクス変化: 単分子磁石―2次元フラストレーション磁性体変換.  第59回錯体化学討論会,  長崎,  2009/09
9. ◎吉田 和喜、 小曽根 崇、 金谷 親英、 齊藤 敏明、 北澤 孝史: スピンクロスオーバー挙動を示すFeII(3-Phenylpyridine)2[AuI(CN)2]2 の結晶構造と磁気特性.  第59回錯体化学討論会,  長崎,  2009/09
10. ◎小曽根 崇、友利 格、 吉田 和喜、 小野 聖太、 金谷 親英、齊藤 敏明、 北澤 孝史: ホフマン型類似配位高分子MII(L)2[M'I(CN)2]2 の合成と構造及び物性評価.  第59回錯体化学討論会,  長崎,  2009/09
11. ◎加知千裕, 加治木徹, 柳勝也, 齊藤敏明, 金谷親英, 北澤孝史, 長谷川 美貴: 三脚型メチルイミダゾール配位子を持つランタノイド錯体の磁性と発光スペクトル.  第59回錯体化学討論会,  長崎,  2009/09
12. ◎山田 大介、 金谷 親英、 齊藤 敏明、 北澤 孝史: 3,5-ルチジンを用いたFeII-Cu(CN)2系高分子錯体の磁気特性.  第59回錯体化学討論会,  長崎,  2009/09
13. ◎金谷親英,峰野祐輔,齊藤敏明: 高周波スパッタ法による重い電子系化合物CeRu2Si2の薄膜作製とその物性.  日本物理学会 2009年秋季大会,  熊本,  2009/09
14. ◎野村昌弘,金谷親英,小守達也,齊藤敏明: Fe/Cr多層膜の界面フラストレーションとダイナミクス.  日本物理学会 2009年秋季大会,  熊本,  2009/09
15. ◎久保木友香、木村宣久、金谷親英、齊藤敏明、北澤孝史、加知千裕: ランタノイド錯体-有機ラジカル連結による4f-2pヘテロ電子系集積型錯体の合成とその磁性.  第59回錯体化学討論会,  長崎,  2009/09
国際学会
1. ◎K.Yoshida, T. Kosone, C. Kanadani, T. Saito, T. Kitazawa: Crystal structure and Magnetic property on Spin crossover Complex FeII(3-Phenylpyridine)2[AuI(CN)2]2.  International Symposium on Multifunctional Organic Materials and Devices,  Funabashi, Japan,  2009/12
2. ◎I. Tomori, T. Kosone, C. Kanadani, T. Saito, T. Kitazawa: Spin-crossover behavior of Fe(II)-Au(I) Hofmann-like coordination polymer system containing 4-alkylpyridine ligand.  International Symposium on Multifunctional Organic Materilas and Devices,  Funabashi, Japan,  2009/12
3. ◎Chihiro Kachi-Terajima, Megumi Ishii, Ayano Sasaki, Toshiaki Saito, Chikahide Kanadani, Takafumi Kitazawa, Takunori Harada, Reiko Kuroda: A Chiral Herical 1-D Chain Based on an Achiral Cu(II) Complex; Synthesis, Characterization, and Magnetic Properties.  International Symposium on "Multifunctional Organic Materials and Devices",  Funabashi, Chiba,  2009/12
4. ◎Chikahide Kanadani, Yusuke Mineno, Toshiaki Saito: Preparation and Magnetic Properties of Thin Films of the Heavy Fermion Compound CeRu2Si2.  International Symposium on "Multifunctional Organic Materials and Devices",  Funabashi, Chiba,  2009/12
5. ◎Katsuya Yanagi, Chihiro Kachi-Terajima, Toru Kaziki, Toshiaki Saito, Chikahide Kanadani, Takafumi Kitazawa, Miki Hasegawa: Synthesis, Structure, Luminescence and Magnetic Properties of Lanthanide(III) Tripodal Imidazole Complexes [Ln = Sm, Eu, Gd, Tb, Dy].  International Symposium on "Multifunctional Organic Materials and Devices",  Funabashi, Chiba,  2009/12
6. ◎Masahiro Nomura, Chikahide Kanadani, Tatsuya Komori, Toshiaki Saito: Ageing Phenomena in Epitaxial Fe(100)/Cr(100) and Fe(110)/Cr(110) Multilayers with Interfacial Magnetic Frustration.  International Symposium on "Multifunctional Organic Materials and Devices",  Funabashi, Chiba,  2009/12
7. ◎Takashi Kosone, Chikahide Kanadani, Toshiaki Saito, and Takafumi Kitazawa: A New Spin Crossover Heterometallic FeIIAuI Coordination Polyner: Crystallographic and Magnetic Study.  International Symposium on "Multifunctional Organic Materials and Devices",  Funabashi, Chiba,  2009/12
8. ◎Toshiaki Saito, Chihiro Kachi-Terajima, Chikahide Kanadani, Yutaka Nishio, Takafumi Kitazawa, Hitoshi Miyasaka: 2D Spin Ice-like State of Layered Single Molecular Magnet Networks.  International Symposium on "Multifunctional Organic Materials and Devices",  Funabashi, Chiba,  2009/12
9. ◎Y. Kuboki, N. Kimura, C. Kanadani, T. Saito, T. Kitazawa, C. Kachi-Terajima: Synthesis, Structure and Magnetic Properties of Dinuclear Lanthanide Complexes (Ln = Tb(III), Dy(III)) with TCNQ radicals.  International Symposium on "Multifunctional Organic Materials and Devices",  Funabashi, Chiba,  2009/12
10. ◎Yuya Morimoto, Chikahide Kanadani, Toshiaki Saito: Effect of the Random Anisotropy on the Dynamics in Amorphous (Zr1-xNdx)33Fe67 System.  International Symposium on "Multifunctional Organic Materials and Devices",  Funabashi, Chiba,  2009/12
11. ◎Takashi Kosone, Chikahide Kanatani, Toshiaki Saito, Takafumi Kitazawa: A new spin crossover heterometallic FeIIAgI coordination polymer with the [Ag2(CN)3]- unit: crystallograhic and magnetic study.  European Conference on Molecular Magnetism ECMM,  Wroclam, Poland,  2009/10
12. ◎Toshiaki Saito, Chihiro Kachi-Terajima, Chikahide Kanadani, Yutaka Nisio, Takafumi Kitazawa, Hitoshi Miyasaka: Magnetic properties of a layered 2D molecular magnet network with a frustration due to competition between a local anisotropy and a ferromagnetic interaction.  The International Conference on Magnetism (ICM2009),  Karlsruhe, Germany,  2009/07
13. ◎Chikahide Kanadani, Toshiaki Saito, Yoshikazu Tabata: Magnetization measurements under pressure for the heavy-fermion compounds Ce(Ru0.9Rh0.1)2(Si1-yGey)2.  The International Conference on Magnetism (ICM2009),  Karlsruhe, Germany,  2009/07
  :Corresponding Author
  :本学研究者