研究室の測定装置 
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以下の４つの研究を行っています。
固体高分子形燃料電池の雰囲気制御型硬X線光電子分光測定
固体高分子形燃料電池（PEFC：polymer electrolyte fuel cell）は次世代のエネルギー源として自動車などへの実用化が進められていますが発電性能の向上、またカソード（正極）における高価な白金触媒の使用量の低減などの解決すべき課題が山積しています。
従来の光電子分光装置は高真空が必要で燃料電池動作中の電極の測定は不可能でしたが、我々は3000Paのガス雰囲気下でも測定可能な雰囲気制御型硬X線光電子分光装置を開発し、高効率の燃料電池触媒の開発のため電極内の白金触媒の電子状態を研究しています。
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ナノスケール磁性薄膜の磁気特性とその表面分子科学的制御
ナノスケールの膜厚の磁性薄膜は、垂直磁化や巨大磁気抵抗など、基礎物理学的に興味あるばかりでなく、コンピュータの高密度記録・記憶媒体として実用価値の高い物性がしばしば観測されます。
さらに、このような磁性薄膜の性質は表面を異種元素で修飾すると、大きく変化することが知られています。
我々は、磁性薄膜の磁気特性が表面の修飾によってどのように変化するかに興味をもって、特に、分子の吸着などの表面分子科学的な観点から、超高真空(10-10 Torr以下)中での磁性薄膜の磁気特性の制御を検討しています。 |
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新しい磁気顕微鏡の開発：紫外磁気円二色性光電子顕微鏡
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新しい測定手段の研究として，紫外磁気円二色性光電子顕微鏡の開発を行っています。これまで，紫外光による磁気円二色性は，放射光X線に比べ感度が桁違いに悪く，磁気ナノ構造を観測するための光電子顕微鏡(空間分解能10-50nm程度)には応用できないとされてきました。
しかし，我々は，光エネルギーを仕事関数しきい値付近に合わせると、紫外磁気円二色性がX線と同程度に高感度となるという現象を発見しました。この発見に基づいて，紫外レーザーを用いた紫外磁気円二色性光電子顕微鏡像の観測，さらには，~100フェムト秒の時間分解能をもつ顕微観測，紫外レーザー二光子光電子磁気円二色性およびその顕微測定などを世界で初めて実現しました。
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X線吸収微細構造 (X-ray Absorption Fine Structure,
XAFS) 分光法
XAFS分光法は物質中のある特定の元素周辺の電子状態や局所構造を調べる手段として、主に非晶質に対して極めて強力な分析手段になっています。
我々は、XAFS分光法を用いて、光によって誘起された新しい相の構造や電子状態の検討、固体表面に吸着した原子分子の化学状態・構造の解析、固体の局所熱膨張などを、シンクロトロン放射光を利用して研究しています。 |
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図注 |
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XAFS分光Invar合金(Fe64Ni36)は低温から室温より高温まで熱膨張をほとんど示さない物質として100年以上も前から知られており、これまでその挙動がWeissの高スピン−低スピンモデルで理解されてきました。本研究では、XAFS分光法と経路積分有効古典ポテンシャル法という理論シミュレーションにより、100K以下の温度領域で熱膨張が生じない理由が量子揺らぎによるものであることを解明しました。詳細は下記を参照してください。 |
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