研究系及び研究施設の現状 129
分子動力学研究部門
横 山 利 彦 （教授） （2002 年 1 月 1 日着任）
A -1)専門領域：Ｘ線分光学、表面物性
A -2)研究課題：
a) Ｘ線磁気円二色性・磁気光学K err効果・磁化誘起第二高調波発生法などの分光学的手法を用いた磁性薄膜・ナノワイ ヤの表面分子化学的磁化制御の検討
A -3)研究活動の概略と主な成果
a) ナノスケール磁性薄膜は垂直磁化や巨大磁気抵抗などの興味深い磁気特性を示し，基礎科学的にも応用的な見地か らも広く研究が行われている。特に，薄膜表面を分子吸着などで化学的に修飾することで磁気特性が劇的に改質さ れること（例えば，スピン再配列転移が生じるなど）に注目し，実験室における磁気光学K err効果（MOK E ）やUV SOR - II B L 4B を用いたＸ線磁気円二色性法（X MC D ）により検討を行ってきた。今年度は，これらに加えて，フェムト秒パ ルスレーザーを用いた，表面界面の磁性を効果的に測定できる磁気的第二高調波発生法（MSHG）システムを完成さ せた。MOK E ，X MC D，MSHG法を用いて，F e/Ni/C u(001)薄膜における４次の直接交換相互作用の実測（４次の直接交 換相互作用はこれまで例がないと思われる），F e/A g(001)薄膜へのO2, NO, H2吸着によるスピン再配列転移と垂直磁 化不安定化の吸着種依存性，C o/Pd(111)薄膜へのC O, NO吸着によるスピン再配列転移と垂直磁化安定化機構，C u単 結晶ステップ表面上のC o薄膜の一軸異方的磁性，F e/C u(001)薄膜へのK 吸着効果による磁化増大などに関して検討 した。さらに，来年度完成に向けて，現在 0.3 T ，100 K 程度の性能の X MC D 測定系に，超高真空仕様超伝導磁石を導 入し，7 T ，2 K での測定が可能となるよう大改造を行っている最中である。
B -1) 学術論文
D. MATSUMURA, T. YOKOYAMA, K. AMEMIYA, S. KITAGAWA and T. OHTA, “CO Induced Spin Reorientation Transition of Co/Pd(111) Studied by XMCD and XPS,” Phys. Scr. T115, 583–585 (2005).
K. AMEMIYA, S. KITAGAWA, T. YOKOYAMA, D. MATSUMURA, H. ABE, H. WATANABE and T. OHTA, “Direct Observation of Magnetic Depth Profile with a Depth-Resolved X-Ray Magnetic Dichroism Technique,” Phys. Scr. T115, 1035–1037 (2005).
K. AMEMIYA, E. SAKAI, D. MATSUMURA, H. ABE, T. OHTA and T. YOKOYAMA, “Spin-Reorientation Transition of Ni/Cu(100) and CO/Ni/Cu(100): Separation of the Surface and Bulk Components of the X-Ray Magnetic Circular Dichroism Spectrum,” Phys. Rev. B 71, 214420 (7 pages) (2005).
T. NAKAGAWA, H. WATANABE and T. YOKOYAMA, “Opposite Spin Reorientation Transitions Driven by a Magnetic Orbital Moment: Ultrathin Ni Films on Cu Surfaces,” Phys. Rev. B 71, 235403 (5 pages) (2005).
M. MITSUMI, H. GOTO, S. UMEBAYASHI, Y. OZAWA, M. KOBAYASHI, T. YOKOYAMA, H. TANAKA, S. KURODA and K. TORIUMI, “A Neutral Mixed-Valent Conducting Polymer Formed by Electron Transfer between Metal d and Ligand π Orbitals,” Angew. Chem., Int. Ed. 117, 4164–4168 (2005).
130 研究系及び研究施設の現状
X. -D. MA, T. YOKOYAMA, T. HOZUMI, K. HASHIMOTO and S. OHKOSHI, “Electronic States and Local Structures of the Photomagnetic Cu-Mo Cyanides Cu2Mo(CN)8·H2O and Cs0.5Cu1.75Mo(CN)8·1.5H2O Studied by X-Ray Absorption Fine Structure Spectroscopy,” Phys. Rev. B 72, 094107 (6 pages) (2005).
T. NAKAGAWA, H. WATANABE and T. YOKOYAMA, “Effect of Adsorbate Carbon on Spin Reorientation Transitions in Cu-Capped Ultrathin Ni Films on Cu(001),” Surf. Sci. 599, 262–269 (2005).
B -4) 招待講演
横山利彦, 「磁性薄膜の表面化学的磁化制御」, 第２８回日本応用磁気学会学術講演会シンポジウム分子スピン―新し い機能性の発現を目指して― , 宜野湾 , 2004年 9月 .
T. YOKOYAMA, “Control of magnetism of ultrathin metal films by means of surface chemical modification,” Post Conference of International Conference on Molecular Magnets, Tsukuba (Japan), October 2004.
横山利彦, 「ナノスケール磁性体の表面化学的磁化制御と評価―磁化誘起第二高調波発生法とその応用例―」, Post C onference of International C onference on Molecular Magnets, Nasu (J apan), S eptember 2005.
B -7) 学会および社会的活動 学協会役員、委員
高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光共同利用実験審査委員会実験課題審査部会委員 (2003.1- ). Executive Committee member of the International XAFS Society (2003.7- ).
日本化学会関東支部幹事 (1999.3-2001.12). 日本 X A F S 研究会幹事 (2001.1- ).
日本放射光学会評議員 (2004.1-2005.12). 日本放射光学会幹事 (2005.1- ).
学会の組織委員
第 11回Ｘ線吸収微細構造国際会議プログラム委員 (2000.8).
X A F S 討論会プログラム委員 (1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005). 日本放射光学会年会組織委員，プログラム委員 (2005).
学会誌編集委員
日本放射光学会編集委員 (2000.9-2002.8, 2004.1- ). 日本放射光学会誌編集委員長 (2005.1- ).
科学研究費の研究代表者、班長等
科学研究費補助金特定領域研究「分子スピン」総括班事務局 (2003-2006).
B -8) 他大学での講義、客員
名古屋大学大学院工学研究科 , 「量子エネルギー工学特別講義」, 2005年 10月 -2006 年 3月 .
研究系及び研究施設の現状 131 B -10)外部獲得資金
基盤研究(C )(2), 「バルク及び表面融解のミクロスコピックな検討」, 横山利彦 (1997年 -1998年). 基盤研究(B )(2), 「エネルギー分散型表面 X A F S 測定法の開発」, 横山利彦 (1999年 -2001年).
基盤研究(A )(2), 「表面磁気第二高調波発生法による磁性ナノ薄膜・ナノワイヤの表面化学的磁化制御の検討」, 横山利彦 (2003年 -2005年).
特定領域計画研究 , 「ナノスケール薄膜・ワイヤ・クラスターの表面化学的磁化制御と評価」, 横山利彦 (2003年 -2006年).
C ) 研究活動の課題と展望
２００２年１月着任以降，磁性薄膜の表面分子科学的制御を主テーマとして研究グループをスタートさせた。磁性薄膜の磁気 的性質が分子吸着などの表面化学的な処理により劇的に変化する新しい現象の発見とその起源の解明を目指す。さらに 薄膜にとどまらず，ナノワイヤ・ナノドットの磁気特性とその分子科学的制御に迫りたい。実験手法としては，超高真空表面磁 気光学K err効果法，Ｘ線磁気円二色性法（UV SOR 利用），磁気的第二高調波発生法（フェムト秒T i:Sapphireレーザー使用）， 極低温超高真空走査トンネル顕微鏡を導入している。また，来年度の完成に向けて，Ｘ線磁気円二色性法システムの電磁 石を現在の常伝導（最大 0.3 T ）から超伝導（最大 7 T ）に大改造する。さらに，２００５年度において，紫外光励起光電子放出 による磁気円二色性が仕事関数しきい値近傍で極端に増大する現象を発見した。これに基づき，新規課題として，これまで 全く報告のない波長可変紫外レーザーを用いた磁気円二色性光電子顕微鏡を開発し，超高速時間分解も視野に入れた発 展を計画している。
