Insulator to metal transition in C12A7 encaging electrons

• Project/Area Number: 19860033
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Inorganic materials/Physical properties
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: MATSUISHI Satoru Tokyo Institute of Technology, フロンティア研究センター, 助教 (30452006)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥2,861,000 (Direct Cost: ¥2,510,000、Indirect Cost: ¥351,000); Fiscal Year 2008: ¥1,521,000 (Direct Cost: ¥1,170,000、Indirect Cost: ¥351,000); Fiscal Year 2007: ¥1,340,000 (Direct Cost: ¥1,340,000)
• Keywords: セラミックス / ナノ材料 / 電気伝導性酸化物 / 環境材料 / ユビキタス元素 / ナノポーラス材料 / 電子伝導性酸化物 / 反射解析

Research Abstract

Ca_(12)Al_(14)O_(33) (C12A7) は酸素イオンを包接したナノメートルサイズの籠状構造からなる特異な結晶構造をもつ.籠から酸素イオンを引き抜いて、電子を包接させると、金属状態(低温では超電導)となる.本研究では、電子包接Ca_(12)Al_(14)O_(33-x) (0 < x < 1))の光学反射測定を行い、ローレンツ型とドルーデ型の応答を観測し、金属状態になるための閾電子濃度が~1 × 10^(21) cm^-3 (x ~ 0.5)であることを明らかにした.また、光学解析によりx ~ 1であると見積もられたC12A7に関して、熱重量測定および中性子回折のリートベルト解析を行い、籠中の酸素イオン濃度はごく微量あり、光学測定の結果と合致することを明らかにした.

Research Products

• [Journal Article] Localized and Delocalized Electrons in Room-Temperature Stable Electride [Ca_<24>Al_<28>O_<64>]^<4+>(O^<2->)_<2-x>(e^-)_<2x> : Analysis of Optical Reflectance Spectra (2008)
  • Author(s): S. Matsuishi, S-W. Kim, T. Kamiya, M. Hirano, and H. Hosono
  • Journal Title: J. Phys. Chem C112 Pages: 4753-4760
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Localized and Delocalized Electrons in Room-Temperature Stable Electride [Ca_<24>Al_<28>O_<64>]^<4+>(O^<2->)_<2-x>(e^-)_<2x>: Analysis of Optical Reflectance Spectra (2008)
  • Author(s): S. Matsuishi, S. W. Kim, T- Kamiya, M. Hirano, and H. Hosono
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C 112 Pages: 4753-4760
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct Synthesis of Powdery Inorganic Electride [Ca_<24>Al_<28>O_<64>]^<4+>(e^-)_4 and Determination of Oxygen Stoichiometry
  • Author(s): S. Matsuishi, T. Nomura, M. Hirano, K. Kodama, S. Shamoto and H. Hosono
  • Journal Title: Chem. Mater (in-press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] C12A7 エレクトライド : 電子包接結晶の電子物性と粉末合成 (2009)
  • Author(s): 松石聡
  • Organizer: 配列ナノ空間研究会(第1回)
  • Place of Presentation: ホテルグランベール岐山(岐阜市)
  • Year and Date: 2009-03-14
• [Presentation] C12A7エレクトライド : 電子包接結晶の電子物性と粉末合成 (2009)
  • Author(s): 松石 聡
  • Organizer: 特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学 ユビキタス元素戦略」配列ナノ空間研究会(第1回)
  • Place of Presentation: ホテルダランベール岐山(岐阜市)
  • Year and Date: 2009-03-14
• [Presentation] 電子包接C12A7結晶の金属-絶縁体転移-反射スペクトル測定による電子状態の解析- (2008)
  • Author(s): 松石聡、金聖雄、 神谷利夫、 平野正浩、細野秀雄
  • Organizer: 第46回セラミックス基礎討論会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-01-11
• [Presentation] 電子包接C12A7結晶の金属-絶縁体転移-反射スペクトル測定による電子状態の解析- (2008)
  • Author(s): 松石聡, 金聖雄, 神谷利夫, 平野正浩, 細野秀雄
  • Organizer: 第46回セラミックス基礎科学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場,名古屋
  • Year and Date: 2008-01-11
• [Presentation] Metal-Insulator Transition in Room-Temperature-Stable Electride C12A7: e (2007)
  • Author(s): Satoru Matsuishi, Sung Wng Kim, Toshio Kamiya, Masahiro Hirano and Hideo Hosono
  • Organizer: 7th Pacific Rim Conference on Ceramics and Glass Technology
  • Place of Presentation: Shanghai International Convention Center,上海(中華人民共和国)
  • Year and Date: 2007-11-14
• [Presentation] 電子包接C12A7結晶の合成と反射スペクトル解析による包接電子濃度測定 (2007)
  • Author(s): 松石聡, 金聖雄, 神谷利夫, 平野正浩, 細野秀雄
  • Organizer: 2007年秋季 第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工業大学,手稲
  • Year and Date: 2007-09-05