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Cation-ordering and electronic properties of double K2NiF4-type oxides

Research Project

Project/Area Number 19K15280
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Yamamoto Hajime  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50827045)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords金属間電荷移動 / 電子軌道秩序 / 構造相転移 / 磁気相転移 / カチオンオーダー / 超高圧合成 / 強誘電体 / 磁性体 / 固溶体 / ペロブスカイト型構造 / 軌道秩序 / K2NiF4型構造 / ペロブスカイト関連構造 / 磁性 / 電子状態 / 二重K2NiF4型構造 / 電子構造
Outline of Research at the Start

結晶において、ある1つのサイトに2種類の異なるイオンが占めた際にこれらが規則的に配列(オーダーという)することがある。オーダーの有無によって、その物質が示す磁性や電気特性などの物性は大きく変化する。本研究では、銅系高温超伝導体の母構造と同じK2NiF4型構造における、遷移金属イオンのオーダーと物性に注目した研究を行う。具体的には今までに合成が報告されていない、(La1/2Sr1/2)4MnNiO8 や La1/2Sr1/2)4MnNiO8が示す二次元的な強磁性や、Sr4CoNbO8やSr4CoTaO8、Sr4MnNbO8やSr4MnTaO8における特異な電子状態についての詳細を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

Novel electronic properties can be created by combining different cations and arranging them alternately in the crystal structure. In this study, we have focused on K2NiF4-type oxides and their related one, perovskite-type oxides, and have studied their various structural features and phenomena. We made two interesting findings: (1) control of a polar structure by an intermetallic charge
transfer in (1-x)PbVO3-xBiCoO3, (2) temperature-controlled spontaneous magnetization switching in CaMn1-SbxO3.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題では、アクチュエータや振動発電、巨大負熱膨張材料への応用が期待される極性構造制御や次世代の磁気記憶素子やセンサへの応用が期待される温度による自発磁化方向制御など、カチオンオーダーやカチオンの組み合わせが生み出す新たな電子状態という基礎学術的な事象に注目しつつも、実社会への応用可能性を持つ発見をすることができた。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Reversible thermally controlled spontaneous magnetization switching in perovskite-type manganite2020

    • Author(s)
      Yamamoto Hajime、Sekikawa Satoru、Taniguchi Haruka、Matsukawa Michiaki、Shigematsu Kei、Honda Takashi、Yamauchi Kunihiko、Ikeda Kazutaka、Otomo Toshiya、Sakakura Terutoshi、Azuma Masaki、Nimori Shigeki、Noda Yukio、Kimura Hiroyuki
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 117 Issue: 11 Pages: 112404-112404

    • DOI

      10.1063/5.0017506

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Emergence of a Cubic Phase Stabilized by Intermetallic Charge Transfer in (1-x)PbVO3-xBiCoO3 Solid Solutions2020

    • Author(s)
      Yamamoto Hajime、Toda Kaoru、Sakai Yuki、Nishikubo Takumi、Yamada Ikuya、Shigematsu Kei、Azuma Masaki、Sagayama Hajime、Mizumaki Masaichiro、Nitta Kiyofumi、Kimura Hiroyuki
    • Journal Title

      Chemistry of Materials

      Volume: 32 Issue: 16 Pages: 6892-6897

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.0c01934

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ペロブスカイト型マンガン酸化物における温度変化に伴うリバーシブルな自発磁化反転現象の発見とその原理の解明2020

    • Author(s)
      山本孟, 関川曉, 谷口晴香, 松川倫明, 重松圭, 本田孝志, 山内邦彦, 池田一貴, 大友季哉, 坂倉輝俊, 東正樹, 二森茂樹, 野田幸男, 木村宏之
    • Organizer
      日本中性子科学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] PbVO3-BiCoO3固溶体における金属間電荷移動に伴う結晶構造変化2020

    • Author(s)
      戸田薫, 山本孟, 酒井雄樹, 西久保匠, 山田幾也, 重松圭, 東正樹, 佐賀山基, 水牧仁一朗, 新田清文, 木村宏之
    • Organizer
      日本セラミックス協会第33回秋季シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ペロブスカイト型CaMn1-xSbxO3の磁化反転起源の解明2020

    • Author(s)
      関川曉、山本孟、木村宏之、谷口晴香、松川倫明、東正樹、石井祐太、佐賀山基、本田孝志、大友季哉、山内邦彦
    • Organizer
      2019年度量子ビームサイエンスフェスタ
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ペロブスカイト型酸化物 (1-x)PbVO3-xBiCrO3 固溶体の結晶構造変化と金属間電荷移動2020

    • Author(s)
      相澤遥奈、山本孟、戸田薫、山田幾也、野島勉、東正樹、酒井雄樹、西久保匠、木村宏之
    • Organizer
      日本高圧力学会第61回高圧討論会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] PbVO3-BiCoO3 固溶体の金属間電荷移動による極性構造の制御2020

    • Author(s)
      戸田薫、山本孟、酒井雄樹、西久保匠、山田幾也、重松圭、東正樹、佐賀山基、水牧仁一朗、新田 清文、木村 宏之
    • Organizer
      日本高圧力学会第61回高圧討論会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 岡山県布賀に産出する逸見石の水素結合ネットワークと量子スピン揺らぎ2020

    • Author(s)
      山本 孟, 坂倉 輝俊, JESCHKE O. Harald, 壁谷 典幸, 落合 明, 岸本 俊二, 佐賀山 基, 相澤 遥奈, 関根 大輝, 松原 正和, 重松 圭, 東 正樹, 野田 幸男, 石川 裕也, 藤井 裕, 木村 宏之
    • Organizer
      日本高圧力学会第61回高圧討論会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 岡山県布賀鉱山に産出する逸見石における非極性-極性構造相転移と二次元反強磁性2020

    • Author(s)
      山本孟、坂倉輝俊、木村宏之、野田幸男、岸本俊二、佐賀山基、松原正和、関根大輝、壁谷典幸、落合明
    • Organizer
      2019年度量子ビームサイエンスフェスタ
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Bサイト置換による電子ドープをしたK2NiF4型Mn酸化物の合成と物性2019

    • Author(s)
      榎吉淳・木村宏之・山本孟
    • Organizer
      第9回CSJ化学フェスタ2019
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      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 金属イオン間の電子の授受で極性構造を制御 強誘電体・圧電体材料や負熱膨張材料の開発に新しい知見

    • URL

      https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2020/08/press20200825-02-ion.html

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2022-01-27  

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