研究領域の現状 203
6-4 物質分子科学研究領域
電子構造研究部門
横 山 利 彦（教授） （2002 年 1 月 1 日着任）
A -1) 専門領域：表面磁性，Ｘ線分光学，磁気光学
A -2) 研究課題：
a) Ｘ線磁気円二色性や紫外光電子磁気円二色性光電子顕微鏡などの分光学的手法を用いた磁性薄膜の表面磁性解析 b) Ｘ線吸収微細構造法を用いた固体の熱的性質
c) 雰囲気制御型硬Ｘ線光電子分光法の開発
A -3) 研究活動の概略と主な成果
a) 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。当研究室では，実験室で簡便に行える磁気光学 K err 効果（M OK E ）法に加え，U V S OR - I I B L 4B を用いた高磁場極低温Ｘ線磁気円二色性法（X M C D）を用いて，様々な磁性薄膜の磁気特性検討を行ってきた。今 年度は，W (110) 上に成長させた C o 薄膜の磁性を X M C D，X M L D（Ｘ線磁気線二色性）法によって検討し，C o と して極めて珍しい反強磁性相を見出した。
b) 硬Ｘ線吸収微細構造（X A F S）分光法を用いて，マルテンサイト変態を呈する M nN i 合金における協奏的な I nv ar/ anti-Invar 特性があることを見出した。この結果はプレスリリースを行い，新聞にも掲載された。
c) S P ri ng-8 の新しい超高輝度硬Ｘ線ビームラインに，燃料電池の状態解析のため，3000Pa までの気体存在下で硬Ｘ線 光電子分光測定が可能な装置を製作した。実際に燃料電池動作下での光電子分光測定に成功した。
B -1) 学術論文
K. EGUCHI, Y. TAKAGI, T. NAKAGAWA and T. YOKOYAMA, “Molecular Orientation and Electronic States of Vanadyl- phthalocyanine on Si(111) and Ag(111) Surfaces,” J. Phys. Chem. C 117, 22843–22851 (2013).
N. ISHIGURO, T. SAIDA, T. URUGA, O. SEKIZAWA, K. NAGASAWA, K. NITTA, T. YAMAMOTO, S. OHKOSHI, T. YOKOYAMA and M. TADA, “Structural Kinetics on a Pt/C Cathode Catalyst with Practical Catalyst Loading in an MEA for PEFC Operating Conditions Studied by In Situ Time-Resolved XAFS,” Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 18827–18834 (2013). O. SEKIZAWA, T. URUGA, M. TADA, K. NITTA, K. KATO, H. TANIDA, K. TAKESHITA, S. TAKAHASHI, M. SANO, H. AOYAGI, A. WATANABE, N. NARIYAMA, H. OHASHI, H. YUMOTO, T. KOYAMA, Y. SENBA, T. TAKEUCHI, Y. FURUKAWA, T. OHATA, T. MATSUSHITA, Y. ISHIZAWA, T. KUDO, H. KIMURA, H. YAMAZAKI, T. TANAKA, T. BIZEN, T. SEIKE, S. GOTO, H. OHNO, M. TAKATA, H. KITAMURA, T. ISHIKAWA, T. YOKOYAMA and Y. IWASAWA, “New XAFS Beamline for Structural and Electronic Dynamics of Nanoparticle Catalysts in Fuel Cells under Operating Conditions,” J. Phys.: Conf. Ser. 430, 012020 (6 pages) (2013).
K. EGUCHI, Y. TAKAGI, T. NAKAGAWA and T. YOKOYAMA, “Passivating Effect of Si(111)-(√3×√3)Ag and Si3N4/ Si(111)-(8×8) Buffer Layers,” J. Phys.: Conf. Ser. 430, 012129 (6 pages) (2013).
204 研究領域の現状
T. YOKOYAMA and K. EGUCHI, “Anisotropic Thermal Expansion and Cooperative Invar/Anti-Invar Effects in Mn Alloys,” Phys. Rev. Lett. 110, 075901 (5 pages) (2013).
B -3) 総説，著書
T. YOKOYAMA and K. EGUCHI, “Anisotropic Thermal Expansion and Cooperative Invar/Anti-Invar Effects in MnNi Alloy,” Photon Factory Activity Report Part A: Highlights and Facility Report 2012, pp. 22–23 (2013).
横山利彦，江口敬太郎 , 「Invar 合金の非熱膨張特性の起源解明」, PF News 31(3), 14–18 (2013).
B -4) 招待講演
T. YOKOYAMA, “Novel Spectroscopic Methodology for Materials Science,” RCMS-IGER Seminar, Nagoya University, Nagoya, November 2013.
B -6) 受賞，表彰
中川剛志 , 日本物理学会第４回若手奨励賞 (2010). 高木康多 , 日本物理学会第２回若手奨励賞 (2008).
中川剛志 , 日本表面科学会第３回若手研究者部門講演奨励賞 (2006).
B -7) 学会および社会的活動 学協会役員等
日本 X A F S 研究会幹事 (2001–2007, 2010– ).
日本放射光学会評議員 (2004–2005, 2008–2010, 2011–2012). 日本放射光学会編集幹事 (2005–2006).
Executive Committee member of the International X-ray Absorption Society (2003.7–2009.8).
学会の組織委員等
第１４回 X A F S 討論会実行委員長プログラム委員長 (2011). X A F S 討論会プログラム委員 (1998–2012).
第１５回Ｘ線吸収微細構造国際会議プログラム委員 (2011–2012). 日本放射光学会年会組織委員 (2005)，プログラム委員 (2005, 2011). 文部科学省，学術振興会，大学共同利用機関等の委員等
日本学術振興会学術システム研究センター化学班専門研究員 (2010–2012). 文部科学省ナノテクノロジー・ネットワーク運営委員 (2007–2011).
日本学術振興会科学研究費委員会専門委員 (2004–2005, 2008–2009). 日本学術振興会科学研究補助金学術創成研究費評価委員 (2008).
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– 2009)，同化学材料分科会主査 (2005–2009).
学会誌編集委員
日本放射光学会誌編集委員 (2004–2006). 日本放射光学会誌編集委員長 (2005–2006).
研究領域の現状 205 競争的資金等の領域長等
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). その他
文部科学省ナノテクノロジー・プラットフォーム分子・物質合成プラットフォーム代表機関運営責任者 (2012.7.– ) 文部科学省ナノテクノロジー・プラットフォーム分子・物質合成プラットフォーム分子科学研究所 , 実施責任者 (2012.7.– ). 文部科学省先端研究施設共用イノベーション創出事業 ナノテクノロジーネットワーク「中部地区ナノテク総合支援：ナノ 材料創製加工と先端機器分析」拠点長 (2007.4–2012.3).
B -8) 大学での講義，客員
総合研究大学院大学物理科学研究科 , 「物性科学概論」, 2013年 . 京都大学大学院理学研究科化学専攻 , 連携客員教授 , 2011年 –2013年 . 名古屋大学大学院理学研究科物質理学専攻 , 客員教授 , 2012 年 – .
B -10) 競争的資金
科研費特別研究員奨励費 , 「時分割 D X A F S - PE E M の開発と固体表面上の光励起−電子移動過程の直接観測」, 上村洋平 (2013年 ).
科研費基盤研究 (C ), 「レーザー誘起磁気円二色性 ST M によるフタロシアニン分子のスピン分布マッピング」, 高木康多 (2012 年 –2014年 ).
科研費若手研究 (B), 「レーザー誘起光電子顕微鏡による磁性薄膜のフェムト秒イメージング」, 中川剛志 (2011年 –2012 年 ). 科研費基盤研究 (A ), 「キラル光電子顕微鏡の開発」, 横山利彦 (2010 年 –2012 年 ).
科研費挑戦的萌芽研究 , 「レーザー誘起磁気円二色性 ST M の開発」, 横山利彦 (2008年 –2009年 ).
科研費基盤研究 (A ), 「フェムト秒時間分解紫外磁気円二色性光電子顕微鏡の開発」, 横山利彦 (2007年 –2009年 ).
科研費若手研究 (A ), 「磁性薄膜でのレーザー光電子による偏光可変・多光子磁気二色性と光電子顕微鏡の研究」, 中川剛志 (2007年 –2009年 ).
科研費若手研究 (B), 「半導体表面のドーパントの元素識別—放射光 ST M を用いて—」, 高木康多 (2007年 –2009年 ). 科研費若手研究 ( B ) , 「レーザー誘起磁気円二色性光電子放出を利用した磁気走査トンネル顕微鏡の開発」, 中川剛志 (2003 年 –2006年 ).
科研費特定領域計画研究 , 「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 ). 住友財団基礎科学研究費 , 「レーザー誘起磁気円二色性光電子放出を利用した磁気走査トンネル顕微鏡」, 中川剛志 (2005年 ). 科研費基盤研究 (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 ).
B -11) 産学連携
共同研究 , 富士フィルム株式会社 , 「無機機能性材料の固体構造解析」, 横山利彦 (2003年 – ).
受託研究 , NE DO 固体高分子形燃料電池実用化推進技術開発「基盤技術開発」ME A材料の構造・反応物質移動解析 , 「時 空間分解Ｘ線吸収微細構造（X A F S）等による触媒構造反応解析」, 横山利彦 (2011年 – ).
206 研究領域の現状 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と新しい磁気光学分光法の開発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・ナノワイヤ・ナノドットの磁気的性質，および分子吸着などの表面化学的な処理による新しい現 象の発見とその起源の解明などを目指し，超高真空表面磁気光学 K err 効果法，高磁場（7 T ）極低温（5 K ）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:Sapphi re レーザー使用），極低温超高真空走査トンネル顕微 鏡などの手法を展開している。また，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，紫外磁気円二色性光電子顕微鏡を世界に先駆けて開発し，さらにはこれまで全く研究されていなかった二 光子光電子磁気円二色性法の初観測に成功し，極めて有効な手法として今後の発展が期待できることが示せた。
また，２０１１年度から，広域Ｘ線吸収微細構造（E X A F S）法と経路積分法を併用して，磁性合金の熱膨張等の研究を始め， 既に成果が挙がっている。今後も，この独自の手法によって，局所構造の見地から固体の熱的性質を検討していきたい。 さらに，２０１１年度から，唯グループとともに，SPri ng-8 の超高輝度硬 X線を利用した燃料電池の i n si tu Ｘ線吸収分光によ る解析を行っているが，今年度は，雰囲気制御型硬Ｘ線光電子分光法の開発を行い，燃料電池動作下（湿った酸素中）での 硬Ｘ線光電子分光測定に世界で初めて成功した。さらなる展開を目指す。
今年度 7月から，昨年度に転出した中川剛志助教の後任として，上村洋平助教が着任した。今後，ピコ秒時間分解Ｘ線吸 収微細構造分光法の開発的研究を進めるために準備中である。
