二量体構造を利用した遷移金属酸化物の構造制御と機能探索
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21K04641
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
漆原 大典 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60824886)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 結晶構造解析 / 二量体構造 / 磁気物性 / 電子物性 |
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| Outline of Research at the Start |
磁性イオンが二量体化した化合物では量子揺らぎの効果により非自明な磁気特性を示す。本研究課題では量子スピン系化合物であるNaCu2VP2O10の二量体構造を活用し、結合距離や結合角等の磁性イオンの配位環境を制御することで、電子物性の探索を行う。構造評価にはX線回折法および透過型電子顕微鏡法を横断的に駆使し、マクロな物性とミクロな結晶構造の関係を明らかにすることで、二量体構造制御による物性制御を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では量子スピン系物質NaCu2VP2O10のもつスピンモデルを結晶構造評価および物性測定から明らかにした。NaCu2VP2O10は平面配位のCuO4が二量体構造を形成し、磁性イオンが二次元的な配位を示す物質である。結晶学的な知見に基づき二量体構造の配位環境および局所構造を制御し、電気磁気物性に関する機能探索を行った。単結晶を用いた構造解析により、構造と物性の相関を明らかにした。
単結晶の育成にはNaVO3をフラックスに用い、温度、冷却時間を最適化することで最大で長手方向が1 ㎜程度の短冊状の結晶の育成に成功した。単結晶試料の成長方向を決定し、透過型電子顕微鏡法および単結晶X線回折法による精密構造解析により局所構造の評価を行った。NaCu2VP2O10は合成条件に起因してNaの不定比性を示し、融点近傍で焼成を行うことでNa欠損が生じることを明らかにした。仕込み組成および焼成温度を検討することでNa欠損の少ない試料合成に成功した。Na欠損量に依存してNaCu2VP2O10の積層方向の格子定数が減少し、磁化率の温度依存性の示す極大値が変化した。更に磁性イオンサイトへのイオン置換では、Cuサイトに3－5％のMgイオンを置換した際に反強磁性秩序に起因した磁気転移を観察した。不純物イオン誘起での磁気秩序が発達し、その際には積層方向の格子定数が減少するという構造変化を示した。Naの不定比性およびイオン置換により局所構造の変化が誘起され、磁気特性が変化することを明らかにした。
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Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
