新開発の固体材料でスピンクロスオーバー現象観測―圧力センサーやメモリーの材料として期待：物質・材料研究機構/高輝度光科学研究センター/高エネルギー加速器研究機構
(2016年11月15日発表)
（国）物質・材料研究機構と（公財）高輝度光科学研究センター、高エネルギー加速器研究機構（KEK）は11月15日、共同でこれまで合成が困難だったコバルト酸フッ化物の合成に成功し、有機分子を含まないこの固体の新材料でスピンクロスオーバー現象を観測したと発表した。有機分子を含まない固体でこの現象を観測することができたという研究事例は少なくその難関を突破した成果で、圧力センサーやメモリーの材料としての活用が期待される。
スピンクロスオーバー現象は、光、熱、圧力などの外部刺激で金属イオンの状態がスピン転移といって低スピン状態と高スピン状態が入れ替わる現象のこと。
この特異な現象を利用することにより光で変化する様々なオプトエレクトロニクス材料（光エレクトロニクス材料）が得られると期待されている。このため、近年国内外でスピンクロスオーバー現象を起こす材料の研究開発が活発に行われている。
一例として国内では、東京大学の研究陣が（国）科学技術振興機構のプロジェクトの一環として鉄イオンと有機分子を組み合わせた固体物質で光を当てるとスピンクロスオーバー現象を起こして非磁石の状態から磁石の状態に変化するユニークな光スイッチング磁石を開発している。
しかし、有機分子を含まない固体でスピンクロスオーバー現象を観測した例はまだ少なく、酸化物のような固体で起こすのは難しいとこれまで考えられていた。
今回合成に成功した新材料は、酸化物の複合アニオン（陰イオン）化により得た有機分子を含まない層状構造のストロンチウム、コバルト、酸素、フッ素からなるコバルト酸フッ化物と呼ぶ新規の固体で、化学式は「Sr₂CoO₃F」。
研究グループは、播磨科学公園都市（兵庫県）にある（国）理化学研究所の大型放射光施設Spring－8（スプリングエイト）を使った実験で新材料のスピン状態が高スピン状態から低スピン状態へと徐々に転移することを確認した。
新材料は、安定性にも優れ、実験では16万気圧まで加圧しても異なる構造に変わる相転移（構造相転移）などの異常が観測されなかったという。
