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異常高原子価イオンの配列次元制御による新物質開発と機能探索

Research Project

Project/Area Number 16J11298
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Inorganic chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

保坂 祥輝  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsペロブスカイト構造酸化物 / 異常高原子価
Outline of Annual Research Achievements

本研究は通常の状態より高い価数を持つ異常高原子価イオンに注目し、それの配列次元を制御することで新奇な物質・物性を開拓することを目的として行った。これまでの成果として異常高原子価Feイオンが二次元状に配列した層状ダブルペロブスカイトCa2FeMnO6を合成し、二次元状に配列したFeであっても低温で電荷不均化することを明らかにしてきた。本年度は、Ca2FeMnO6と同一の組成を持ち、FeとMnの秩序構造を持たないBサイト無秩序ペロブスカイトCaFe0.5Mn0.5O3を新規に合成し層状ダブルペロブスカイトCa2FeMnO6と比較することで秩序構造が物性にどのような影響を与えているのかを検証した。実験の結果、層状ダブルペロブスカイトCa2FeMnO6のノンコリアーな磁気構造はFeとMnの秩序構造に由来することが明らかになった。加えて、Bサイト無秩序のCaFe0.5Mn0.5O3ではFe4+とMnが無秩序に配列しているにもかかわらず、電荷不均化することが分かった。
異常高原子価イオンはその不安定性から電荷不均化やサイト間電荷移動といった電子相転移を起こす。そこで、異常高原子価Feイオンが電荷不均化するCaFeO3にサイト間電荷移動のカウンターカチオンとしてBiを置換したペロブスカイト構造酸化物Ca0.5Bi0.5FeO3を合成し、そこでどのような電子相転移が起こるのかを調べた。この物質は室温から温度を下げていくと250 Kと200 Kで逐次的に構造相転移を起こす。メスバウアー分光測定やBond Valence Sumの計算を行なったところ、これら各温度での転移は異常高原子価Feイオンによる電荷不均化とBi-Feイオン間におけるサイト間電荷移動が関与していることが明らかとなった。このような形で電荷不均化とサイト間電荷移動が逐次的におこる物質はこれまで知られておらず、新奇な物質である。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] エジンバラ大学(英国)

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    • Author(s)
      H. Guo, Y. Hosaka, H. Seki, T. Saito, N. Ichikawa, and Y. Shimakawa
    • Journal Title

      J. Solid State Chem.

      Volume: 246 Pages: 199-202

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2016.11.027

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    • Author(s)
      Y. Hosaka, F. D. Romero, N. Ichikawa, T. Saito, and Y. Shimakawa
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 56 Issue: 15 Pages: 4243-4246

    • DOI

      10.1002/anie.201700881

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    • Author(s)
      H. Guo, Y. Hosaka, F. D. Romero, T. Saito, N. Ichikawa, and Y. Shimakawa
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 56 Issue: 6 Pages: 3695-3701

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.7b00104

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  • [Journal Article] Determination of Elemental Ratio in an Atomic Column by Electron Energy Loss Spectroscopy2016

    • Author(s)
      M. Haruta, Y. Hosaka, N. Ichikawa, T. Saito, Y. Shimakawa, and H. Kurata
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 10 Issue: 7 Pages: 6680-6684

    • DOI

      10.1021/acsnano.6b01887

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      P. Xiong, H. Seki, H. Guo, Y. Hosaka, T. Saito, M. Mizumaki, and Y. Shimakawa
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 56 Issue: 12 Pages: 6218-6222

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.6b00827

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    • Author(s)
      Y. Hosaka, N. Ichikawa, T. Saito, M. Mizumaki, and Y. Shimakawa
    • Journal Title

      Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy

      Volume: 63 Issue: 7 Pages: 605-608

    • DOI

      10.2497/jjspm.63.605

    • NAID

      130005164645

    • ISSN
      0532-8799, 1880-9014
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  • [Journal Article] Charge and spin order in the perovskite CaFe0.5Mn0.5O3: Charge disproportionation behavior of randomly arranged Fe4+2016

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      H. Hosaka, N. Ichikawa, T. Saito, J. P. Attfield, and Y. Shimakawa
    • Journal Title

      Phys. Rev., B

      Volume: 94 Issue: 10 Pages: 104429-104429

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.104429

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    • Author(s)
      L. Gustin, Y. Hosaka, C. Tassel, T. Aharen, Y. Shimakawa, H. Kageyama, and J. B. Wiley
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 55 Pages: 11529-11537

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  • [Presentation] A new layered double perovskite Ca2FeMnO6 showing charge disproportionation of unusually high valence Fe4+” oral presentation2016

    • Author(s)
      Y. Hosaka, N. Ichikawa, T. Saito, J.P. Attfield, and Y. Shimakawa
    • Organizer
      E-MRS 2016 Fall Meeting
    • Place of Presentation
      ワルシャワ
    • Year and Date
      2016-09-19
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  • [Presentation] 異常高原子価 Fe イオンを含んだ新規ペロブスカイト構造酸化物Ca0.5Bi0.5FeO3 の逐次相転移2016

    • Author(s)
      保坂 祥輝
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-13
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  • [Remarks] 京都大学化学研究所、 島川研究室

    • URL

      http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~shimakgr/index.html

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URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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