(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔｉ格子位置に磁性元素が置換した層状チタン酸化物を剥離して得られる磁性体薄片粒子（以下、磁性チタニアナノシート）が２種以上組み合わされた積層薄膜から構成されることを特徴とする磁性人工超格子。
【請求項２】
前記磁性チタニアナノシートに加え、層状チタン酸化物を剥離して得られる薄片粒子（以下、非磁性チタニアナノシート）が組み合わされた積層薄膜から構成される請求項１に記載の磁性人工超格子。
【請求項３】
前記磁性チタニアナノシートが、組成式Ｔｉ１−ｘＭｘＯ２（Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる少なくとも１種であり、０＜ｘ＜１）で表されるチタニアを主成分とするナノシートである請求項１または２に記載の磁性人工超格子。
【請求項４】
前記非磁性チタニアナノシートが、組成式Ｔｉ１−δＯ２（０＜δ＜０．５）で表されるチタニアを主成分とするナノシートである請求項２に記載の磁性人工超格子。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか一項に記載の磁性人工超格子と、有機ポリマー、無機高分子、金属錯体または多核水和物イオンを含む無機化合物の少なくともいずれかの１種の薄膜が組み合わされた薄膜から構成される磁性人工超格子。
【請求項６】
２種類以上の請求項１に記載の磁性チタニアナノシートを、有機ポリカチオンまたは正電荷を有する無機化合物を介して基板上に積層することを特徴とする磁性人工超格子の製造方法。
【請求項７】
前記磁性チタニアナノシートを前記基板上に吸着・累積させる請求項６に記載の磁性人工超格子の製造方法。
【請求項８】
前記磁性チタニアナノシートを前記基板上にスピンコートまたはディップコートする請求項６に記載の磁性人工超格子の製造方法。
【請求項９】
請求項２に記載の非磁性チタニアナノシートを磁性人工超格子の層間の非磁性スペーサー層として積層する、請求項６から８のいずれかに記載の磁性人工超格子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし５いずれか一項に記載の磁性人工超格子を用いた短波長可視光および紫外光に応答する磁気光学素子。
【請求項１１】
請求項１ないし５いずれか一項に記載の磁性人工超格子を用いた磁気機能を有する磁性素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アイソレーターや高密度磁気記録などのＩＴ技術分野に応用して好適な、可視光を透過し、かつ紫外線から可視光波長領域で高い磁気光学特性を示す磁性人工超格子と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を透過しながら高い磁気光学特性を有する磁性体材料が得られれば、大量の情報伝達に必要な磁気光学効果を用いた光アイソレーターや高密度磁気記録が可能になり、将来の大量情報伝達に必要な電子磁気材料を作製することができる。そのため、高い磁気光学特性を示す材料の開発が望まれている。【０００３】
高い磁気光学特性を示す材料としては、長波長用（1.3〜1.5μｍ）には磁性ガーネット系（YIG、GdBiG）、短波長用（0.6〜1μｍ）には希薄磁性半導体系（HgCdMnTe, CdMnTe）などが広く知られており（非特許文献１）、磁性ガーネット系材料は光情報通信用の光アイソレーターとして実用化されている。
【非特許文献１】佐藤勝昭，「光と磁気  改訂版」（朝倉書店、2001），第７章，ｐ．１７７-１９１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記材料は現行の1.55μm帯の光情報通信などに最適であるが、今後必要とされる高速通信や高密度磁気記録には、より短波長の紫外線から可視光領域までの広い領域での磁気光学特性の向上、磁気光学応答波長の短波長化などが必要となる。そして、光磁気記録の動作原理となる磁気光学性能の向上のためには、金属人工格子材料に代表されるように、原子・分子層レベルでの膜の組成や積層構造の高度な制御が重要である。【０００５】
このような背景から、短波長の紫外線から可視光領域で高い磁気光学特性を有し、かつ積層制御により自在な、磁気光学の応答波長、強度の制御などの特性制御を可能とする磁性ナノ材料の開発が望まれていた。【０００６】
本発明は、紫外線から可視光波長領域で高い磁気光学特性を示し、特性制御の可能な磁性人工超格子とその製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、Ｔｉ格子位置に磁性元素が置換した層状チタン酸化物を剥離して得られる磁性体薄片粒子（以下、磁性チタニアナノシート）を２種以上組み合わせ、隣接する層の種類、層数を変化させた磁性人工超格子を作製することにより、層間相互作用を介して異なる磁性金属間の光学遷移の制御が可能となること、また、この光学遷移を利用することにより、紫外線から可視光波長領域で高い磁気光学特性とその制御が可能となることを見出し、これらの技術的知見に基づいて本発明を完成させた。【０００８】
すなわち、本発明は、第１に、Ｔｉ格子位置に磁性元素が置換した層状チタン酸化物を剥離して得られる磁性体薄片粒子（以下、磁性チタニアナノシート）が２種以上組み合わされた積層薄膜から構成されることを特徴としている。【０００９】
第２に、磁性チタニアナノシートに加え、層状チタン酸化物を剥離して得られる薄片粒子（以下、非磁性チタニアナノシート）が組み合わされた積層薄膜から構成されることを特徴としている。【００１０】
第３に、磁性チタニアナノシートが、組成式Ｔｉ1-xＭxＯ2（Ｍは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれる少なくとも１種であり、０＜ｘ＜1、またはＭは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれる少なくとも１種とＬｉ、Ｍｇ、Ａｌから選ばれる少なくとも１種の合計２種以上の金属であり、０＜ｘ＜１）で表されるチタニアを主成分とするナノシートであることを特徴としている。【００１１】
第４に、非磁性チタニアナノシートが、組成式Ｔｉ1-δＯ2（０＜δ＜０．５）またはＴｉ1-xＭxＯ2（Ｍは、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎから選ばれる１種または２種以上の金属、０≦ｘ＜１）で表されるチタニアを主成分とするナノシートであることを特徴としている。【００１２】
第５に、磁性人工超格子であって、磁性人工超格子と、有機ポリマー、無機高分子、金属錯体または多核水和物イオンを含む無機化合物の少なくともいずれかの１種の薄膜が組み合わされた薄膜から構成されることを特徴としている。【００１３】
第６に、磁性チタニアナノシートまたは磁性チタニアナノシートと非磁性チタニアナノシートとを、有機ポリカチオンを介して基板上に積層することを特徴としている。【００１４】
第７に、基板上に吸着・累積させることを特徴としている。【００１５】
第８に、基板上にスピンコートまたはディップコートすることを特徴としている。【００１６】
第９に、磁気光学素子であって、磁性人工超格子を用い、短波長可視光および紫外光に応答することを特徴としている。【００１７】
第１０に、磁性素子であって、磁性人工超格子を用い、磁気機能を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、紫外線から可視光波長領域で高い磁気光学特性を示す磁性人工超格子が実現され、特性の高度な制御が可能になる。このような磁性人工超格子を低コストで製造することができる。【００１９】
本発明の磁性人工超格子は、光アイソレーターや高密度磁気記録などのＩＴ技術分野、スピンエレクトロニクスなどの技術分野に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、磁性チタニアナノシートとその多層膜の構造模式図である。
【図２】図２は、石英ガラス基板上にCo置換チタニアナノシートとポリジアリルジメチルアンモニウム塩化物（PDDA）が交互に１０層積層したCo置換チタニアナノシート多層膜(Ti0.8Co0.2O2)10の紫外・可視吸収スペクトルと写真である。
【図３】図３は、石英ガラス基板上にCo置換チタニアナノシートとポリジアリルジメチルアンモニウム塩化物（PDDA）が交互に１０層積層したCo置換チタニアナノシート多層膜(Ti0.8Co0.2O2)10の320ｎｍでの磁気光学ヒステリシス特性である。
【図４】図４は、Co置換チタニアナノシートおよびFe置換チタニアナノシートで構成される、規則性の異なる人工超格子（Ti0.8Co0.2O2）5(Ti0.6Fe0.4O2)5、（Ti0.8Co0.2O2/Ti0.6Fe0.4O2）5の構造模式図である。
【図５】図５は、母体多層膜 (Ti0.8Co0.2O2)10、(Ti0.6Fe0.4O2)10（ａ）、および図４に示した２種類の人工超格子（Ti0.8Co0.2O2）5(Ti0.6Fe0.4O2)5（ｂ））、（Ti0.8Co0.2O2/Ti0.6Fe0.4O2）5（ｃ）の紫外・可視吸光度スペクトルである。
【図６】図６は、母体多層膜 (Ti0.8Co0.2O2)10、(Ti0.6Fe0.4O2)10（ａ）、および図４に示した２種類の人工超格子（Ti0.8Co0.2O2）5(Ti0.6Fe0.4O2)5（ｂ）、（Ti0.8Co0.2O2/Ti0.6Fe0.4O2）5（ｃ）の磁気光学スペクトルである。
【図７】図７は、磁性チタニアナノシート人工超格子および典型的なアイソレーター材料における、単位厚さあたりの磁気光学回転角の性能指数と最大応答波長である。
【図８】図８は、３色型磁性人工超格子[(Ti0.8Co0.2O2)2(Ti0.91O2)2(Ti0.6Fe0.4O2)2]2の構造模式図である。
【図９】図９は、[(Ti0.8Co0.2O2)2(Ti0.91O2)2(Ti0.6Fe0.4O2)2]磁性人工超格子の紫外・可視吸光度スペクトルである。
【図１０】図１０は、[(Ti0.8Co0.2O2)2(Ti0.91O2)2(Ti0.6Fe0.4O2)2]2磁性人工超格子の室温下における磁気光学スペクトルを、（Ti0.8Co0.2O2/Ti0.6Fe0.4O2）5磁性人工超格子の磁気光学スペクトルとともに示した図である。
【図１１】図１１は、特性の異なる、Fe置換チタニアナノシート、Co置換チタニアナノシートまたはNi置換チタニアナノシートのいずれか２種類を交互に５層積層した磁性人工超格子の模式構造とそれぞれの磁気光学強度を示した図である。
【図１２】図１２は、常磁性ナノシートの磁性人工超格子の層間挿入による磁気光学強度の制御について非磁性ナノシートの場合と比較して示した模式構造とそれぞれの磁気光学強度を示した図である。
【図１３】図１３は、Co2+、Ni3+ (d7)およびFe3+、Mn2+（d5）のスピン配置図である。
【図１４】図１４は、磁性人工超格子の磁気光学特性をそれを構成する磁性チタニアナノシート、常磁性ナノシートの積層多層膜と比較して示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の磁性人工超格子とその製造方法について、具体的な例を示し、さらに詳しく説明する。【００２２】
磁性人工超格子の構成層となる磁性チタニアナノシート（たとえば、Ti0.8Co0.2O2、Ti0.6Fe0.4O2、Ti0.8Ni0.2O2）および非磁性チタニアナノシート（たとえばTi0.91O2）は、層状チタン化合物をソフト化学的な処理により結晶構造の基本最小単位である層１枚にまで剥離することにより得られる、２次元異方性を有する半導体性ナノ物質である。磁性チタニアナノシートは、組成式Ｔｉ1-xＭxＯ2（Ｍは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれる少なくとも１種であり、０＜ｘ＜1、またはＭは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれる少なくとも１種とＬｉ、Ｍｇ、Ａｌから選ばれる少なくとも１種の合計２種以上の金属であり、０＜ｘ＜１）で表されるチタニアを主成分とするナノシートとして例示される。非磁性ナノシートは、組成式Ｔｉ1-δＯ2（０＜δ＜０．５）またはＴｉ1-xＭxＯ2（Ｍは、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎから選ばれる１種または２種以上の金属、０≦ｘ＜１）で表されるチタニアを主成分とするナノシートとして例示される。【００２３】
ソフト化学処理とは、酸処理とコロイド化処理を組み合わせた処理である。すなわち、層状構造を有するチタン酸化物粉末に塩酸などの酸水溶液を接触させ、生成物をろ過、洗浄後、乾燥させると、処理前に層間に存在していたアルカリ金属イオンがすべて水素イオンに置き換わり、水素型物質が得られる。次に、得られた水素型物質をアミンなどの水溶液中に入れ撹拌すると、コロイド化する。このとき、層状構造を構成していた層が１枚１枚にまで剥離する。膜厚はサブｎｍ〜ｎｍの範囲で制御可能である。【００２４】
そこで、非磁性チタニアナノシートのチタン格子位置にコバルト、鉄、ニッケルの磁性元素を２０％〜４０％置換した磁性チタニアナノシート（Ti0.8Co0.2O2, Ti0.6Fe0.4O2, Ti0.6Ni0.4O2）を作製し、図１に示したように、石英ガラスまたはSi基板上にカチオン性ポリマーである有機ポリカチオンを介して交互自己組織化積層技術により多層膜を作製した。交互自己組織化積層技術は、特開２００１−２７００２２号公報に記載された本発明者らの発明に基づくものである。具体的には、基板を（１）チタニアゾル溶液に浸漬→（２）純水で洗浄→（３）有機ポリカチオン溶液に浸漬→（４）純水で洗浄するという一連の操作を１サイクルとして必要回数反復して行う。有機ポリカチオンには、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩化物（PDDA）、ポリエチレンイミン（PEI）、塩酸ポリアリルアミン（PAH）などが適当である。また、交互積層に際しては、基板表面に正電荷を導入することができれば基本的に問題はなく、有機ポリマーの代わりに正電荷を持つ無機高分子、金属錯体または多核水和物イオンを含む無機化合物を使用することができる。【００２５】
磁性チタニアナノシートは、量子サイズ効果に起因した広いバンドギャップ（320ｎｍ）を有し、石英ガラス基板に作製したサンプルは、図２に示したように、可視光の広い領域に対して透明であった。【００２６】
図３は、Co置換チタニアナノシートが１０層積層した多層膜の室温下における磁気円二色性（MCD）磁気光学測定の結果である。図３に示された磁気光学ヒステリシス特性は、磁性体によって光が反射する際の磁化またはスピン分極による右円偏光と左円偏光の反射率差を示すもので、材料のスピン分極およびスピン−軌道相互作用に対応し、磁化の存在を実証している。【００２７】
基礎吸収端付近の320ｎｍにおける磁気光学測定の結果、Co置換チタニアナノシートが１０層積層した多層膜は強磁性特有の磁気光学応答を示し、室温で強磁性体として機能することが確認され、また、磁気光学性能指数は約13,000度/ｃｍという大きな値を示した。同様の強磁性的な磁気光学応答は、Fe置換チタニアナノシートまたはNi置換チタニアナノシートが１０層積層した多層膜でも確認された。したがって、磁性元素置換チタニアナノシートは室温で強磁性体として機能すると結論される。【００２８】
以上の磁性チタニアナノシートを構成層とし、積層数、隣接するナノシートの種類を変化させ、層間相互作用を介して磁性金属間光学遷移が制御された磁性人工超格子を作製した。図４は、磁性人工超格子の構造模式図である。図４に示したように、具体的には、Co置換チタニアナノシートおよびFe置換チタニアナノシートを構成層とする、各５層で合計１０層の規則性の異なる磁性人工超格子（Ti0.8Co0.2O2）5(Ti0.6Fe0.4O2)5、（Ti0.8Co0.2O2/Ti0.6Fe0.4O2）5を作製した。比較のために、Co置換チタニアナノシートまたはＦｅ置換チタニアナノシートを１０層積層した多層膜 (Ti0.8Co0.2O2)10、(Ti0.6Fe0.4O2)10を作製した。【００２９】
図５は、Co置換チタニアナノシート多層膜（ａ）、Fe置換チタニアナノシート多層膜（ａ）、および２種類を組み合わせた磁性人工超格子（ｂ）（ｃ）の紫外・可視吸光度スペクトルである。図５（ｂ）（ｃ）に示した紫外・可視吸収スペクトルから、吸着サイクルごとに構成層のTi0.8Co0.2O2またはTi0.6Fe0.4O2に対応した吸着・累積が確認され、目的の多層膜、すなわち、磁性人工超格子が形成されていることが確認される。そして、２種類の磁性人工超格子は、構成ユニットが同じであることに反映して吸収スペクトルが同一となっており、光学的に等価であるということが特筆される。【００３０】
なお、基板上へのチタニアナノシートの積層は、吸着・累積の他にスピンコートまたはディップコートによっても同様に行える。【００３１】
図６は、Co置換チタニアナノシート多層膜（ａ）、Fe置換チタニアナノシート多層膜（ａ）、および図４に示した２種類のチタニアナノシートを構成層として組み合わせて積層した規則性の異なる２種類の磁性人工超格子（Ti0.8Co0.2O2）5(Ti0.6Fe0.4O2)5（ｂ）、（Ti0.8Co0.2O2/Ti0.6Fe0.4O2）5（ｃ）の磁気光学スペクトルである。室温下、各波長において±１０kOeの磁場を印加してMCDを検出し、スペクトル化した。【００３２】
図６（ａ）に示したように、母体となるCo置換チタニアナノシート多層層、Fe置換チタニアナノシート多層層は、それぞれ、固有の約10000程度の磁気光学応答を示した。Co置換チタニアナノシートおよびFe置換チタニアナノシートを５層ずつ積層した磁性人工超格子（Ti0.8Co0.2O2）5(Ti0.6Fe0.4O2)5は、図６（ｂ）に示したように、図６（ａ）で示したCo置換チタニアナノシート多層層およびFe置換チタニアナノシート多層層の両者のスペクトルが相殺したスペクトルを示し、磁気光学応答は半分以下に低下した。Co置換チタニアナノシートおよびFe置換チタニアナノシートを交互に５層積層した磁性人工超格子Ti0.8Co0.2O2/Ti0.6Fe0.4O2）5は、図６（ｃ）に示したように、（Ti0.8Co0.2O2）5(Ti0.6Fe0.4O2)5と光学的に等価ながら、Co2+一Fe3+のd-d遷移と対応する近紫外−可視光波長領域（波長330ｎｍ〜500ｎｍ）において約20倍増強した巨大な磁気光学応答を示した。この巨大な磁気光学応答は、層間相互作用（Co2+一Fe3+遷移）に起因するものであり、図６（ｂ）（ｃ）の対比から磁気光学応答のピーク波長と強度の自在な制御が可能であることが実証される。【００３３】
図７は、以上の磁性チタニアナノシート人工超格子とともに、典型的なアイソレーター材料における、単位厚さあたりの磁気光学回転角の性能指数と最大応答波長を示した図である。磁性チタニアナノシート人工超格子の磁気光学効果は最も短波長で発揮され、磁性チタニアナノシート人工超格子は、現在実用化されている磁性ガーネットを大きく凌ぐ優れた磁気光学性能指数を有している。【００３４】
図８は、Co置換チタニアナノシートおよびFe置換チタニアナノシートが隣接した（Ti0.8Co0.2O2/Ti0.6Fe0.4O2）n磁性人工超格子の層間に、非磁性ナノシート(Ti0.91O2)を介在させることにより作製した３色型磁性人工超格子[(Ti0.8Co0.2O2)2(Ti0.91O2)2(Ti0.6Fe0.4O2)2]2の構造模式図である。図９は、作製した[(Ti0.8Co0.2O2)2(Ti0.91O2)2(Ti0.6Fe0.4O2)2]2磁性人工超格子の紫外・可視吸光度スペクトルである。この紫外・可視吸収スペクトルから、吸着サイクルごとに構成層であるTi0.8Co0.2O2、Ti0.6Fe0.4O2およびTi0.91O2ナノシートの吸着・累積が確認され、目的の磁性人工超格子が形成していることが確認される。【００３５】
図１０は、作製した[(Ti0.8Co0.2O2)2(Ti0.91O2)2(Ti0.6Fe0.4O2)2]2磁性人工超格子の室温下における磁気光学スペクトルである。図１０には、図６（ｃ）に示した（Ti0.8Co0.2O2/Ti0.6Fe0.4O2）5磁性人工超格子の磁気光学スペクトルを併せて示している。[(Ti0.8Co0.2O2)2(Ti0.91O2)2(Ti0.6Fe0.4O2)2]2磁性人工超格子では、（Ti0.8Co0.2O2/Ti0.6Fe0.4O2）磁性人工超格子の層間に非磁性スペーサー層が入ることで、（Ti0.8Co0.2O2/Ti0.6Fe0.4O2）5磁性人工超格子で観測された層間相互作用（Co2+一Fe3+遷移）に起因する磁気光学応答が低下している。この現象は、層間相互作用を利用することにより磁気光学応答のピーク波長と強度を自在に制御することができることを実証している。【００３６】
Ni置換チタニアナノシートとFe置換チタニアナノシートまたはCo置換チタニアナノシートとを構成層とする交互に積層した磁性人工超格子についても、上記と同様な磁気光学強度の増大や応答ピークのシフトなど自在な特性制御が可能である。その例を図１１に示す。【００３７】
また、上記の通り、非磁性ナノシート（Ti0.91O2）を層間に挿入することにより強磁性チタニアナノシートの層間相互作用が抑制され、これにともない磁気光学強度が低下することが確認されたが、これと同様な現象が、室温で強磁性特性を示さない常磁性ナノシート、たとえばTi0.8Ni0.2O2、Co2/3Al1/3(OH)2などの層間挿入によっても起こる。その例を図１２に示す。【００３８】
磁気光学効果の顕著な増強が確認されたCo置換チタニアナノシートおよびFe置換チタニアナノシートを構成層として組み合わせた磁性人工超格子では、1.9-2.0eV、2.5-3.6eV付近でCo2+ d-d（1.9-2.1 eV）、Fe3+ d-d (1.7, 2.4-3.0 eV)、Co2+- Fe3+ (〜2.5 eV)のd-d電子遷移と関係したピークが観測された。これらのピークは、Co2+ (d7)-Fe3+ (d5)の強い層間相互作用に起因するものであり、磁性チタニアナノシートの層間の磁気的相互作用を変化させ、磁気光学特性の自在な制御を可能とするものである。特に、Co置換チタニアナノシートを構成層とする場合に磁性人工超格子が優れた特性を示した理由は、Co2+ d-d電荷移動遷移（Co2+一Co3+）またはCo2+-Fe3+（Co2+-Fe3+ 一Co3+-Fe2+）により、初期のCo2+ (d7)の低spin状態（s=1/2）から磁気特性の優れたCo3+ (d6)の高spin状態（s=2）に遷移するためと考えられる。【００３９】
一般に、3d遷移金属元素の磁気特性は、図１３に示したように、3d電子数(dn: n=電子数)で規定されるスピン配置と関係しているので、Co2+ (d7)、Fe3+ (d5)と同様のスピン配置を有するNi3+ (d7)、Mn2+（d5）を用いた組み合わせ、すなわちNi3+-Fe3+, Ni3+-Mn2+, Co2+-Mn2+においても同様な磁気光学特性の自在な制御が可能であると推定される。【００４０】
以上の磁性人工超格子の磁気光学特性をそれを構成する磁性チタニアナノシート、常磁性ナノシートの積層多層膜と比較して示すと表１および図１４に示す通りである。【００４１】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上説明した通り、本発明によれば、２次元ナノ構造体である磁性チタニアナノシートの有する、高い組織、構造制御性、独自のナノ物性などの特性を活用することで、紫外線から可視光波長領域までの広い領域において高い磁気光学特性を示す磁性人工超格子の作製と特性の自在な制御が可能になる。従来のガーネット系材料では、半導体素子や分子エレクトロニクスとの融合は困難であったが、磁性チタニアナノシートは、自己組織化などのソフト化学反応を利用することにより様々な材料との融合が可能であり、融合を低コストで行うことができる。たとえば、磁性人工超格子と、有機ポリマー、無機高分子、金属錯体または多核水和物イオンを含む無機化合物の少なくともいずれかの１種の薄膜が組み合わされた薄膜から構成される磁性人工超格子が実現可能である。したがって、本発明の磁性人工超格子は、光アイソレーターや高密度磁気記録などのＩＴ技術分野、ナノスピンエレクトロニクス、分子エレクトロニクスなどの技術分野に極めて有用であると結論される。【００４３】
中でも、磁気光学効果は光アイソレーターとして使える他にない特性であり、磁気光学効果を利用した光アイソレーターは光通信のあらゆるシステムに組み込まれている。光情報通信の波長に応じて大きな磁気光学特性を示す材料は特に注目すべき材料であり、本発明の磁性人工超格子は紫外線領域で高い磁気光学特性を有することから、このような用途に非常に有効である。たとえば、磁性人工超格子を用いた短波長可視光および紫外光に応答する磁気光学素子や磁気機能を有する磁性素子が実現可能である。
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１】
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【図２】
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