ナノ多面体クラスタSi20およびGe20系超伝導体

• Project/Area Number: 17038001
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 谷垣 勝己 東北大学, 大学院理学研究科, 教授 (60305612)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊代 良太郎 東北大学, 高等教育開発推進センター, 助手 (00396417)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥6,800,000 (Direct Cost: ¥6,800,000); Fiscal Year 2006: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2005: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
• Keywords: クラスレート / フォノン / 超伝導 / IV族元素 / 結晶構造 / 電子物性 / ラットリング

Research Abstract

SiとGeは同じIV族元素であるが、これらの元素から形成される多面体構造物質の物性は異なる。例えば、Ba_<24>Ge_<100>とBa_<24>Si_<100>物質は結晶学的に同等な物質であるが、その電子物性は大きく異なる事をみいだしている。本物質系において重要なことは、(1)超伝導転移臨界温度Tcの圧力依存性は、2つの物質では逆である。(2)結晶学的に、ネットワーク構造は2つの物質で同じであるが、クラスタ内部のBa原子のラットリング運動が異なる。(3)得られた物性パラメータは、構造が同じであるとしてSi_<100>とGe_<100>の物性データをスケーリングできない、ことである。この3つの実験事実は、Baのラットリングフォノンが電子物性に大きく関係している可能性を示唆している。同様の研究を、Ba_8Ga_<16>Si_<30>およびBa_8Ga_<16>Ge_<30>に対して、軟X線光電子分光の観点から行ったところ、バンドギャップならびに表面安定性が2つの物質系で異なることを見出した。これは、Si原子を構成要素とする多面体物質は、表面で酸素の影響を受け易いのに対して、Ge原子を構成要素とする多面体物質は表面においても酸素の影響を受け難いという事実に起因していると考えられる。また、熱起電力の温度依存性からもSi多面体とGe多面体では、状況が異なることを確認した。この理由は、多面体骨格の内部に存在するBaの自由度が、カゴ構造を有する多面体の内部空間との関係で、Si物質とGe物質で異なるからであると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Electric Transport and Modulated Density of States in Rotational Order and Disorder in Na_2CsC_<60> (2006)
  • Author(s): M.Akada, T.Yamamoto, R.Kumashiro, A.Hojyo, H.Matsui, N.Toyota, J.P.Lu, K.Tanigaki
  • Journal Title: Multifunctional Conducting Molecular Materials Special issue Pages: 212-215
• [Journal Article] Superconductivity Appearing from C_<60> Doped with Rare-earth Metals (2006)
  • Author(s): M.Akada, T.Hirai, J.Takeuchi, T.Yamamoto, R.Kumashiro, K.Tanigaki
  • Journal Title: J. Sci and Tech. Advanced Mater 7S1
• [Journal Article] Sp3-network superconductors made from IVth-group elements (2006)
  • Author(s): T.Rachi, R.Kumashiro, K.Tanigaki, H.Fukuoka, S.Yamanaka
  • Journal Title: J. Sci. Tech. Ad. Mter. 7 S1
• [Journal Article] Possible Low-Temperature Strongly Correlated Electron Behavior from Multipole Fluctuations in PrMg3 with Cubic Non-Kramers γ Doublet Ground State (2006)
  • Author(s): H.Tanida, H.S.Suzuki, S.Takagi, H.Onodera, K.Tanigaki
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. 75 Pages: 3705-3708
• [Journal Article] Rubrene single crystal field-effect transistor with epitaxial BaTiO3 high-kgate insulator (2006)
  • Author(s): N.Hiroshiba, R.Kumashiro, K.Tanigaki, T.Takenobu, Y.Iwasa, K.Kotani, I.Kawayama, M.Tonouchi
  • Journal Title: App. Phys. Letters 89 Pages: 152110-152113
• [Journal Article] Specific heat capacity and magnetic susceptibility of superconducting Ba24Si100 (2006)
  • Author(s): T.Rachi, K.Tanigaki, R.Kumashiro, K.Kobayashi, H.Yoshino, K.Murata, H.Fukuoka, S.Yamanaka, H.Shimotani, T.Takenobu, Y.Iwasa, T.Sasaki, N.Kobayashi, Y.Miyazaki, K.Saito
  • Journal Title: J. Physics and Chemistry of Solids 67 Pages: 1334-1337
• [Journal Article] Superconducting phase sequence in R_xC_<60> fullerides(R=Sm and Yb) (2006)
  • Author(s): Misaho Akada, Toshinari Hirai, Junji Takeuchi, Takao Yamamoto, Katsumi Tanigaki
  • Journal Title: Phys.Rev.B 73
• [Journal Article] Missing Superconductivity in BaAlSi with the A1B2 type structure (2006)
  • Author(s): Shoji Yamanaka, Teruyoshi Otsuki, Takayuki Ide, Hiroshi Fukuoka, Ryotaro Kumashiro, Takeshi Rachi, Katsumi Tanigaki, FangZhun Guo, Keisuke Kobayashi
  • Journal Title: Physica C 451 Pages: 19-23
• [Journal Article] Ferromagnetic ordering in a new nickel polyborate NiB_<12>O_<14>(OH)_<10> (2006)
  • Author(s): J.Ju, J.Sasaki, T.Yang, S.Kasamatsu, E.Negishi, G.Li, J.Lin, H.Nojiri, T.Rachi, K.Tanigaki, N.Toyota
  • Journal Title: Dalton Trans. 7 S1 Pages: 1597-1601
• [Journal Article] Superconducting Phase Made from C60 Doped With Lanthnum (2006)
  • Author(s): M.Akada, T.Hirai, J.Takeuchi, N.Hiroshiba, R.Kumashiro, T.Yamamoto, K.Tanigaki
  • Journal Title: Multifunctional Conducting Molecular Materials Special Issue Pages: 191-197
• [Journal Article] Electric Transport Properties of Doped C_<60> Nanowhiskers (2006)
  • Author(s): R.Kumashiro, K.Tanigaki, N.Miyata, H.Ohashi, T.Fujiki, Y.Gao, Y.Murata, K.Komatsu, T.Akasaka, J.Minatao, K.Miyazawa
  • Journal Title: Multifunctional Conducting Molecular Materials Special Issue Pages: 216-219
• [Journal Article] Self-Assembled Monolayers Modificatin on Electrodes of Organic Thin-Fillm Transistors (2006)
  • Author(s): N.Hiroshiba, R.Kumashiro, H.Ishii, M.Yamashita, S.Takaishi, K.Tukagoshi, M.Okinaka, K.Tanigaki
  • Journal Title: Multifunctional Conducting Molecular Materials Special Issue Pages: 282-285
• [Journal Article] Properties of Chemically modified Carbon Nanotubes (2006)
  • Author(s): R.Kumashiro, H.Ohashi, T.Akasaka, Y.Maeda, S.Takaishi, M.Yamashita, S.Maruyama, T.Izumida, R.Hatakeyama, K.Tanigaki
  • Journal Title: Mater. Res. Soc. Symp. Proc., Volume 901E Pages: 21-25
• [Journal Article] Preparation and electronic states of Na_<16>Ba_8Si_<136> clathrate (2005)
  • Author(s): Takeshi Rachi, Katsumi Tanigaki, Hans Kuzmany
  • Journal Title: Chem. Phys. Letters 409 Pages: 48-51
• [Journal Article] Soft x-ray spectroscopy of Ba_<24>Ge_<100> :Electronic phase transition and Ba-atom rattling (2005)
  • Author(s): Takeshi Rachi, Masaki Keisuke Kobayashi, Katsumi Tanigaki
  • Journal Title: J. Chem. Phys. 123 Pages: 18359225-18359225
• [Journal Article] Superconductivity and physical properties of Ba_<24>Si_<100> determined from electric transport, specific-heat capacity, and magnetic susceptibility measurements (2005)
  • Author(s): Takeshi Rachi, Harukazu Yoshino, Katsumi Tanigaki
  • Journal Title: Phys. Rev. B 72 Pages: 144504-144504
• [Journal Article] Superconducting phase made from C_<60> doped with La (2005)
  • Author(s): Misaho Akada, Toshinari Hirai, Katsumi Tanigaki
  • Journal Title: Phys. Rev. B 72 Pages: 132505-132505
• [Journal Article] IV族クラスタの科学 (2005)
  • Author(s): 谷垣勝己
  • Journal Title: 現代科学 412 Pages: 52-57
• [Book] カーボンナノチューブの表面化学修飾による電子物性 : 電界効果型トランジスタ (2006)
  • Author(s): 熊代良太郎, 谷垣勝己
  • Total Pages: 2
  • Publisher: New Diamond
• [Book] 物理学大辞典:C_<60>伝導体・超伝導の物理(分筆) (2005)
  • Author(s): 谷垣勝己
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 朝倉書店
• [Patent(Industrial Property Rights)] 金属内包フラーレン伝導材料及びその製造方法 (2006)
  • Inventor(s): 赤阪 健, 若原孝次, 土屋敬広, 谷垣勝己, 熊代良太郎, 前田 優
  • Industrial Property Rights Holder: 筑波大学
  • Filing Date: 2006-07-04