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草野 完也*; 一本 潔*; 石井 守*; 三好 由純*; 余田 成男*; 秋吉 英治*; 浅井 歩*; 海老原 祐輔*; 藤原 均*; 後藤 忠徳*; et al.
Earth, Planets and Space (Internet), 73(1), p.159_1 - 159_29, 2021/12
被引用回数：7 パーセンタイル：36.73(Geosciences, Multidisciplinary)PSTEPとは、2015年4月から2020年3月まで日本国内の太陽・地球惑星圏に携わる研究者が協力して実施した科研費新学術領域研究である。この研究枠組みから500以上の査読付き論文が発表され、様々なセミナーやサマースクールが実施された。本論文では、その成果をまとめて報告する。
松本 歩
レーザ加工学会誌, 23(3), p.222 - 231, 2016/10
本論文は、著者の博士論文の内容をまとめた総合論文である。本研究では、水中レーザ誘起ブレークダウン分光法(LIBS)の定量性向上を目的として、レーザアブレーション現象の解明に取り組んだ。主な成果として、水中微小プラズマに対して発光スペクトルの空間分解測定を行い、ターゲット由来の元素と溶液由来の元素の空間分布を明らかにした。この結果をもとに、検出位置を最適化すれば、共鳴線の自己吸収を十分に抑制できること、検出器の時間ゲートなしで先鋭な発光線が得られることを示した。次に、溶液由来の元素は、その濃度比を維持したままプラズマに移行することを見出し、アブレーション初期過程における液体の蒸発メカニズムと溶存種の内部標準としての可能性を示した。また、電解析出とLIBSを組み合わせることで、水中重金属イオンの高感度定量分析に成功した。このとき、ロングパルス照射による電極表面の熱伝導と構成原子の蒸発速度を考慮したモデルを構築し、析出物の組成比とプラズマ中の原子密度比の違いを補正した。これらの結果は、水中レーザプラズマの生成メカニズムに新たな知見を与えるとともに、水中LIBSの精度向上のための指針となり得る。
圓谷 志郎; Antipina, L. Y.*; Avramov, P.*; 大伴 真名歩*; 松本 吉弘*; 平尾 法恵; 下山 巖; 楢本 洋*; 馬場 祐治; Sorokin, P. B.*; et al.
Nano Research, 8(5), p.1535 - 1545, 2015/05
被引用回数：28 パーセンタイル：70.67(Chemistry, Physical)Direct growth of graphene on insulators is expected to yield significant improvements in performance of graphene-based electronic and spintronic devices. In this study, we successfully reveal atomic arrangement and electronic properties of the coherent heterostructure of single-layer graphene and 
-Al
O
(0001). In the atomic arrangement analysis of single-layer graphene on -AlO(0001), we observed apparently contradicting results. The in-plane analysis shows that single-layer graphene grows not in the single-crystalline epitaxial manner but in the polycrystalline form with two strongly pronounced preferred orientations. This suggests the relatively weak interfacial interactions to be operative. But, we demonstrate that there exists unusually strong physical interactions between graphene and -AlO(0001), as evidenced by the short vertical distance between graphene and -AlO(0001) surface. The interfacial interactions are shown to be dominated by the electrostatic force involved in the graphene 
-system and the unsaturated electrons of the topmost O layer of -AlO(0001) rather than the van der Waals interactions. Such feature causes hole doping into graphene, which gives graphene a chance to slide on the -AlO(0001) surface with a small energy barrier despite the strong interfacial interactions.
Avramov, P. V.*; Kuzubov, A. A.*; 境 誠司; 大伴 真名歩*; 圓谷 志郎; 松本 吉弘*; Eleseeva, N. S.*; Pomogaev, V. A.*; 楢本 洋*
Journal of Porphyrins and Phthalocyanines, 18(7), p.552 - 568, 2014/07
被引用回数：1 パーセンタイル：4.90(Chemistry, Multidisciplinary)A wide variety of planar and curved fused porphyrin/metalloporphyrin nanoclusters have been studied at the LC-GGA DFT level. It was found that curved and hollow-caged 0D and 1D nanoclusters are metastable and bear unique atomic and electronic structure and mechanical properties. Under different types of mechanical loads the nanoclusters display ultrastrong and superelastic properties. The curvature of the hollow cage nanoclusters leads to the redistribution of the metal d states near the Fermi level. The extremely high spin states allow one to use Fe-porphyrin nanoclusters as molecular supermagnets and logic quantum gates for holonomic quantum computations.
大伴 真名歩; 山内 泰*; Kuzubov, A. A.*; Eliseeva, N. S.*; Avramov, P.*; 圓谷 志郎; 松本 吉弘; 楢本 洋*; 境 誠司
Applied Physics Letters, 104(5), p.051604_1 - 051604_4, 2014/02
被引用回数：12 パーセンタイル：44.50(Physics, Applied)六方晶窒化ホウ素(h-BN)はグラフェン・スピントロニクスのトンネルバリア材料として有望視されている。本研究ではスピン偏極準安定ヘリウム脱励起分光法(SPMDS)を用いて、Ni(111)上の単層h-BNのスピン分解バンド構造を調べた。SPMDSの最表面敏感性により、Ni 3
ピークの重複を受けずに部分的に占有されたギャップ内順位を検出できた。さらにこのギャップ内順位は大きなスピン偏極を持ち、Niの多数スピン側に偏極していることが示された。この正のスピン偏極は、h-BN/Ni(111)界面における-軌道混成によるものであると帰属できた。
松本 吉弘; 圓谷 志郎; 小出 明広*; 大伴 真名歩; Avramov, P.; 楢本 洋*; 雨宮 健太*; 藤川 高志*; 境 誠司
Journal of Materials Chemistry C, 1(35), p.5533 - 5537, 2013/09
被引用回数：34 パーセンタイル：76.48(Materials Science, Multidisciplinary)The spin-electronic structures across the interface between single-layer graphene and a Ni(111) thin film are explored by employing the depth-resolved X-ray absorption and magnetic circular dichroism spectroscopy with the atomic layer resolution. The depth-resolved Ni L-edge analysis clarifies that the Ni atomic layers adjacent to the interface show a transition of the spin orientation to the perpendicular one in contrast with the in-plane one in the bulk region. The C K-edge analysis reveals the intensifying of the spin-orbital interactions induced by the 
-d hybridization at the interface as well as out-of-plane spin polarization at the band region of graphene. The present study indicates the importance of the interface design at the atomic layer level for graphene-based spintronics.
interface in the Fe-doped C film境 誠司; 松本 吉弘; 大伴 真名歩; 圓谷 志郎; Avramov, P.; Sorokin, P. B.*; 楢本 洋*
Synthetic Metals, 173, p.22 - 25, 2013/06
被引用回数：3 パーセンタイル：14.17(Materials Science, Multidisciplinary)A process of tunneling conduction and the spin-dependent resistivity change (so-called tunneling magnetoresitance effect) in the Fe-doped C film with a granular structure is investigated for the current-into-plane device. Cooperative tunneling (cotunneling) through several Fe nanoparticles is suggested to be operative at temperatures lower than 20 K. By considering the effect of cotunneling on the magnetoresistance ratio, it is successfully shown that the spin polarization of tunneling electrons generated at the Fe/C interface is much higher than that in Fe crystal at low temperature in a similar fashion to that at the Co/C interface in the Co-doped C films. A strong temperature dependence of spin polarization is observed, suggesting possible influences by the thermally-induced disorders ascribed in the Fe atoms bonded with C in the C-Fe compound.
-BN/Ni nanocompositesAvramov, P.; Kuzubov, A. A.*; 境 誠司; 大伴 真名歩; 圓谷 志郎; 松本 吉弘; 楢本 洋*; Eliseeva, N. S.*
Journal of Applied Physics, 112(11), p.114303_1 - 114303_10, 2012/12
被引用回数：18 パーセンタイル：57.27(Physics, Applied)Atomic and electronic structure of graphene/Ni(111), -BN/Ni(111) and graphene/-BN/Ni(111) nanocomposites with different numbers of graphene and -BN layers and in different mutual arrangements of graphene/Ni and -BN/Ni at the interfaces was studied using LDA/PBC/PW technique. For the sake of comparison, corresponding graphene, -BN and graphene/-BN structures without the Ni plate were calculated using the same technique. It was suggested that C-
:C-
and N-:B- configurations are energetically favorable for the graphene/Ni and -BN/Ni interfaces, respectively. The Ni plate was found to induce a significant degree of spin polarization in graphene and -BN caused by direct exchange interactions of the electronic states located on different fragments.
Avramov, P.; Fedorov, D. G.*; Sorokin, P. B.*; 境 誠司; 圓谷 志郎; 大伴 真名歩; 松本 吉弘; 楢本 洋*
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 3(15), p.2003 - 2008, 2012/08
被引用回数：38 パーセンタイル：78.92(Chemistry, Physical)The atomic and electronic structure of narrow zigzag nanoribbons with finite length, consisting of graphene terminated by fluorine on one side, hexagonal ()-BN, and -SiC were studied with density functional theory. It is found that the asymmetry of nanoribbon edges causes a uniform curvature of the ribbons due to structural stress in the aromatic ring plane. Narrow graphene nanoribbons terminated with fluorine on one side demonstrate a considerable out-of-plane bend, suggesting that the nanoribbon is a fraction of a conical surface. It is shown that the intrinsic curvature of the narrow nanoribbons destroys the periodicity and results in a systematic cancellation of the dipole moment. The in- and out-of-plane curvature of thin arcs allows their closure in nanorings or cone fragments of giant diameter.
Antipina, L. Y.*; Avramov, P.; 境 誠司; 楢本 洋*; 大伴 真名歩; 圓谷 志郎; 松本 吉弘; Sorokin, P. B.*
Physical Review B, 86(8), p.085435_1 - 085435_7, 2012/08
被引用回数：55 パーセンタイル：86.89(Materials Science, Multidisciplinary)The graphane with chemically bonded alkali metals (Li, Na, K) was considered as potential material for hydrogen storage. The ab initio calculations show that such material can adsorb as many as four hydrogen molecules per Li, Na, and K metal atom. These values correspond to 12.20, 10.33, and 8.56 wt% of hydrogen, respectively, and exceed the DOE requirements. The thermodynamic analysis shows that Li-graphane complex is the most promising for hydrogen storage with ability to adsorb three hydrogen molecules per metal atom at 300 K and pressure in the range of 5-250 atm.
-Co films with current-perpendicular-to-plane geometry境 誠司; 三谷 誠司*; 松本 吉弘; 圓谷 志郎; Avramov, P.; 大伴 真名歩; 楢本 洋*; 高梨 弘毅
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 324(12), p.1970 - 1974, 2012/06
被引用回数：3 パーセンタイル：13.76(Materials Science, Multidisciplinary)Voltage-dependence of the tunneling magnetoresistance effect in the granular C-Co films has been investigated under the current-perpendicular-to-plane geometry. The transport measurements demonstrate that the granular C-Co films show unusually an exponential MR-V dependence. Small characteristic energies of less than 10's meV are derived from the temperature dependences of the characteristic voltage in the exponential relationship. Considering the voltage drops between Co nanoparticles and also the effect of cotunneling on the energy values, the characteristic energies for the voltage-induced degradation of the spin polarization are found to show a satisfactory agreement with that for the thermally-induced one. It can reasonably be expected that the onset of magnetic disorder to the localized d-electron spins at the interface region of the C-Co compound with Co nanoparticles will lead to the unusual voltage and temperature dependence of the MR ratio and the spin polarization.
圓谷 志郎; 松本 吉弘; 大伴 真名歩; Avramov, P.; 楢本 洋*; 境 誠司
Journal of Applied Physics, 111(6), p.064324_1 - 064324_6, 2012/03
被引用回数：21 パーセンタイル：62.17(Physics, Applied)近年、グラフェンなどのナノカーボンを用いたスピントロニクスが注目されている。これらの材料ではスピン-軌道相互作用が小さいことからスピン拡散長が増大し、その結果高いスピン輸送特性の実現が期待されている。本論文では、グラフェンの成長条件の最適化を行い、グラフェン層数の精密制御法を確立した。サファイア基板上にNi(111)薄膜をエピタキシャル成長した。同試料を600
Cに保持した状態で前駆体となるベンゼンガスを曝露しグラフェンを成長した。グラフェンの層数・結晶構造は原子間力顕微鏡及びラマン分光によりそれぞれ評価した。単層・2層の精密制御を行うことにより、グラフェンへのドーピング状態が均一になることを明らかにした。さらに、電子エネルギー損失分光によりグラフェン/Ni(111)を調べた結果、同界面における強い相互作用の存在を明らかにした。
圓谷 志郎; 松本 吉弘; 大伴 真名歩; Avramov, P.; 楢本 洋*; 境 誠司
no journal, ,
Graphene has attracted wide attention for nanoelectronics and spintronics. In this study, in-situ analysis were performed on the graphene growth in UHV-CVD by exposing the epitaxial Ni(111) thin film to benzene vapor at 873 K. It is shown that the uniform single- and bi-layer graphenes can be synthesized by the control of benzene exposure. Ex-situ micro-Raman analysis on the large area graphene film transformed on a SiO substrate makes it clear that the structural and electrical uniformities can be improved remarkably under the specific exposure conditions at which the growth of the respective graphene layers are completed. The present results demonstrate that the UHV-CVD method enables the growth of highly uniform graphene which would be necessary for controlling the spin transport process as well as realizing a long spin-relaxation length in the graphene-based spintronic devices by optimizing the dosage of precursors and the growth temperature.
圓谷 志郎; 松本 吉弘; 大伴 真名歩; Avramov, P.; 楢本 洋*; 境 誠司
no journal, ,
近年、グラフェンなどのナノカーボンを用いたスピントロニクスが注目されている。これらの材料ではスピン-軌道相互作用が小さいことからスピン拡散長が増大し、その結果高いスピン輸送特性の実現が期待されている。本発表では化学気相蒸着法によるグラフェン成長において成長条件の最適化を行い、グラフェン層数の精密制御法を確立した。600Cに保ったNi(111)表面上に前駆体となるベンゼンガスを曝露しグラフェンを成長した。グラフェンの成長過程を反射高速電子線回折を用いてその場観察することによりベンゼン曝露量とグラフェンの被覆率の関係を明らかにした。
圓谷 志郎; 松本 吉弘; 大伴 真名歩; Avramov, P.; 楢本 洋*; 境 誠司
no journal, ,
近年、グラフェンなどのナノカーボンを用いたスピントロニクスが注目されている。これらの材料ではスピン-軌道相互作用が小さいことからスピン拡散長が増大し、その結果高いスピン輸送特性の実現が期待されている。本発表では、グラフェンの成長条件の最適化を行い、Ni(111)及びCu(111)上に層数制御したグラフェンを成長した。サファイア基板上にNi(111)及びCu(111)薄膜をエピタキシャル成長した。同試料を900Cに保持した状態でメタン・水素・アルゴンの混合ガスを導入しグラフェンを成長した。グラフェンの層数・結晶構造は原子間力顕微鏡及びラマン分光によりそれぞれ評価した。さらに、成長したグラフェンをSi基板上に転写し、伝導特性を明らかにした。
松本 吉弘; 圓谷 志郎; 大伴 真名歩; Avramov, P.; 楢本 洋*; 雨宮 健太*; 境 誠司
no journal, ,
Graphene-based materials are attractive for molecular spintronics applications because their high mobility and small spin-orbit coupling are expected to give rise to long spin-relaxation length. In the present work, the depth-resolved X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) spectroscopy has been applied to the single layer graphene grown on the Ni(111) substrate by chemical vapor deposition method. As a result, the XMCD signals corresponding to the spin-polarization of graphene were detected clearly. On the other hand, the XMCD signal attributed to carbon atoms dissolved in Ni are also found near the graphene/Ni interface, and its direction is in the inverse orientation to those of graphene. This implies that it is necessary to prepare the chemically sharp hetero-interface to realize the efficient spin-injection from ferromagnetic metal to a graphene layer.
圓谷 志郎; Sorokin, P. B.*; Avramov, P.*; 大伴 真名歩; 松本 吉弘; Antipina, L. Y.*; 平尾 法恵; 下山 巖; 楢本 洋*; 馬場 祐治; et al.
no journal, ,
Recently, graphene has proved interesting for nanoelectronics and spintronics. Direct growth of graphene on insulator substrates is currently one of the most important subjects for development graphene-based devices. In the present study, single-layer graphene was directly grown on an atomically flat a-AlO(0001) substrate and its atomic structure was investigated by element-specific normal incident X-ray standing wave spectroscopy. It is revealed that graphene is adjacent to the oxygen atoms which constitute the topmost layer of a-AlO(0001) at the interface. The vertical distance between graphene and a-AlO(0001) is determined to be 0.26 nm, suggesting strong interfacial interactions rather than van der Waals interactions. Raman and X-ray photoelectron spectroscopy indicate heavy hole doping in graphene as well as non-chemical interactions at the interface. Theoretical calculations reveal that these situations are resulted from the electrostatic interaction between the graphene pi system and unsaturated electrons of the topmost oxygen layer.
境 誠司; 松本 吉弘; 大伴 真名歩; 圓谷 志郎; Avramov, P.; 楢本 洋*; 高木 康多*; 中川 剛志*; 横山 利彦*
no journal, ,
本講演では、C-Co化合物/強磁性金属界面の電子・スピン状態を解明するために行った、C-Co化合物/Ni(111)二層膜のX線吸収・磁気円二色性分光の結果を報告する。単独の状態にあるC-Co化合物の磁気的性質について、これまでの研究でCo原子に局在するd電子スピンに起因する常磁性を示すことがわかっている。本研究の結果、Ni層と界面で接するC-Co化合物の薄膜は単独の状態とは著しく異なる磁性を示すことが明らかになった。すなわち、C-Co化合物中のCo原子は界面から数分子層の範囲でNi層と交換結合し、一方向に磁化された局在d電子スピンによる強磁性を示すことが明らかになった。さらに、交換結合の発現領域と一致する範囲内でNi層からC-Co化合物層への電荷移動が生じることも見いだされた。以前の研究でC-Co化合物/強磁性金属界面を含む素子のトンネル磁気抵抗効果から明らかになった、C-Co化合物/強磁性金属界面における伝導電子の高スピン偏極率は、上記のような界面近傍における電子的・磁気的相互作用が複合的に関与して生じることが推測される。
松本 吉弘; 圓谷 志郎; 大伴 真名歩; Avramov, P.; 楢本 洋*; 雨宮 健太*; 境 誠司
no journal, ,
グラフェン-金属間の相互作用は、グラフェンのデバイス応用を実現するうえでの基礎的・技術的な観点から非常に興味深い。本研究では、グラフェン/強磁性金属界面の電子スピン状態を明らかにするため、Ni(111)面上に超高真空化学気相成長法により作成した単層グラフェン(SLG)構造について、深さ分解X線吸収(XAS)と磁気円二色性(XMCD)分光を用いた分光解析を行った。結果として、SLG由来の強いXMCD信号の検出に成功した。これは、Ni磁化によりSLG中にスピン偏極が誘起されていることを示唆する結果である。さらに、XMCD信号強度が検出深さに依存して大きく変化することも明らかとなった。Niの場合、界面に近いNi原子層の磁気モーメントが、試料内部のNi原子層の磁気モーメントと比べ2-3割減少していることが明らかとなった。これはC-Ni結合が形成されることで界面近くのNi原子層の磁気状態が大きく変化したことによるものと考えられる。
境 誠司; 松本 吉弘; 大伴 真名歩; 圓谷 志郎; Avramov, P.; 楢本 洋*; 高木 康多*; 中川 剛志*; 横山 利彦*
no journal, ,
講演者らは、これまでに、
C-Co化合物とCoナノ結晶からなるナノコンポジット薄膜が、C-Co化合物/Co結晶界面における伝導電子の高スピン偏極率に起因する巨大なトンネル磁気抵抗効果を示すことを明らかにした。今回、C-Co化合物/強磁性金属界面において高スピン偏極状態が発現する電子・磁気的要因を解明することを目的にC-Co化合物/Ni(111)二層膜のX線吸収・磁気円二色性分光実験を行った。本実験の結果、Ni(111)上のC-Co化合物はNi薄膜と一致する強磁性的な応答を示すことがわかった。さらに、磁気的応答の膜厚依存性を検討し、Ni(111)上のC-Co化合物は界面から3nmの範囲でNiと強磁性的な交換結合を生じることを明らかにした。界面における伝導電子の高スピン偏極状態は、上記のような磁気的結合と界面を介したNiからC-Co化合物への電荷移動が複合的に作用する結果として発現することが考えられる。
