Explore new suboxide and subnitride by the flux method

• Project/Area Number: 19H02794
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Yamane Hisanori 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (20191364)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000); Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2020: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: 新物質探査 / 亜酸化物 / 亜窒化物 / フラックス法 / X線結晶構造解析 / 導電率 / 化学結合 / 金属亜酸化物 / 金属亜窒化物 / 単結晶 / X線回折 / 金属酸化物 / フラックス成長 / 単結晶構造解析 / 単結晶X線構造解析

Outline of Research at the Start

本研究では従来の侵入型亜酸化物・亜窒化物とは異なり、酸素や窒素含有量が比較的多い新たな亜酸化物や亜窒化物をフラックス法により合成し、それらの結晶構造や固体化学的特徴および物質固有の性質を明らかにして、新たな物質領域を開拓することを目的とする。合成される亜酸化物・亜窒化物や、研究の過程で合成される関連の新規物質に関し、新素材・新材料としての可能性を探り、固体化学や物質・材料科学の学術的進展に貢献する。

Outline of Final Research Achievements

New suboxide Ti6Sn5O0.9 and subnitride Sr7N2Sn3 were synthesized in single crystal forms using low temperature metal fluxes of Sn and Na, respectively. The crystal structures were determined by single crystal X-ray diffraction. O atoms are situated at the center of the Ti tethrahedra in the structure of Ti6Sn5O0.9. Metallic electrical conduction of Ti6Sn5O0.9 was demonstrated. Sr7N2Sn3 is the first subnitrde with a structure related to the antistructure of Ca2NbO7-type layered perovskite structure. Polyanions of [Sn4] which consists of four Sn atoms with a zigzag arrangement are intervened between the four layers of anti-perovskite unit [Sn2N4Sr14].

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、低融点金属をフラックスとして用いることにより、これまでに報告のない結晶構造を有する亜酸化物や亜窒化物が合成され、その過程で新規の酸化物も見出された。それらの結晶構造の特徴や電気的性質が明らかにされた。これらの研究成果は、無機固体化学、結晶構造化学、無機材料科学の学術的発展に貢献するものであり、新規化合物の情報は貴重な文化遺産となる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] RWTH Aachen University(ドイツ)
• [Journal Article] Identification and characterisation of a new orthorhombic Ti6Sn5O0.9 structure (2021)
  • Author(s): Sota Inoue, Hisanori Yamane, Takahiro Yamada
  • Journal Title: Materials Today Communications Volume: 28 Pages: 102704-102704
  • DOI: 10.1016/j.mtcomm.2021.102704
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sr7N2Sn3: a layered antiperovskite-type nitride stannide containing zigzag chains of Sn4 polyanions (2021)
  • Author(s): Hisanori Yamane, Simon Steinberg
  • Journal Title: Zeitschrift fur Naturforschung B Volume: 76 Issue: 10-12 Pages: 625-633
  • DOI: 10.1515/znb-2021-0097
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A novel ternary bismuthide, NaMgBi: crystal and electronic structure and electrical properties (2021)
  • Author(s): Takahiro Yamada, Naoki Matsuo, Masanori Enoki, Hisanori Yamane
  • Journal Title: Zeitschrift fur Naturforschung B Volume: 76 Issue: 10-12 Pages: 789-795
  • DOI: 10.1515/znb-2021-0130
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pyrochlore-type oxide solid solutions: (Bi1-xGax)2-dTi2O7-3d/2 (2020)
  • Author(s): Hisanori Yamane, Ryota Yagi, Takahiro Yamada
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry C Volume: 8(2) Issue: 2 Pages: 663-671
  • DOI: 10.1039/c9tc06074j
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis, crystal structure and properties of a quaternary oxide with a new structure type, BiGaTi4O11 (2019)
  • Author(s): Hisanori Yamane, Ryota Yagi, Akira Hosono, Yuji Masubuchi
  • Journal Title: Acta Crystallographica Section C: Structural Chemistry Volume: 75(6) Issue: 6 Pages: 702-706
  • DOI: 10.1107/s2053229619005989
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 新規亜酸化物Ti6Sn5O, Ti5Sn3Oの合成と結晶構造解析 (2020)
  • Author(s): 井上蒼太, 山根久典, 山田高広
  • Organizer: 日本金属学会2020年秋季第167回講演大会
• [Presentation] 新規パイロクロア型酸化物固溶体(Bi1-xGax)2-dTi2O7-3d/2の合成、結晶構造と特性評価 (2020)
  • Author(s): 山根久典, 八木亮太, 山田高広
  • Organizer: 日本金属学会2020年秋季第167回講演大会
• [Presentation] Ti-Sn-O系亜酸化物の合成と結晶構造 (2020)
  • Author(s): 井上蒼太, 山根久典, 山田高広
  • Organizer: 日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
• [Presentation] Biフラックスを用いたMn炭化物単結晶の合成と結晶構造解析 (2020)
  • Author(s): 宮 瞭, 山根久典
  • Organizer: 第58回セラミックス基礎科学討論会
• [Presentation] Bi-Ga-Ti-O系で合成された新規パイロクア型酸化物の結晶構造と電気的特性 (2020)
  • Author(s): 山根久典, 八木亮太, 山田高広
  • Organizer: 第58回セラミックス基礎科学討論会
• [Presentation] Biフラックス法によるα-Mn単結晶の作製と格子間炭素 (2019)
  • Author(s): 宮 瞭, 山根久典
  • Organizer: 日本金属学会2019秋期(第165回)講演大会
• [Presentation] Biフラックス法によるTi-Mn系亜酸化物の単結晶作製と結晶構造解析 (2019)
  • Author(s): 宮 瞭, 山根久典
  • Organizer: 日本セラミックス協会2019度東北北海道支部研究発表会