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構造揺らぎと伝導電子の相互作用による新機能の創出

Publicly Offered Research

Project AreaSynthesis of Mixed Anion Compounds toward Novel Functionalities
Project/Area Number 17H05487
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

石井 悠衣  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50708013)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords充填トリジマイト型酸化物 / 構造揺らぎ / 物性実験 / 透過型電子顕微鏡 / 複合アニオン化 / 電子顕微鏡
Outline of Annual Research Achievements

充填トリジマイト型酸化物は、アルミニウム(Al)やストロンチウム(Sr)、酸素(O)といった自然界に豊富に存在する元素により構成されるとともに、酸素四面体が3次元的にネットワーク構造を組むという特徴的な結晶構造を有す、熱的・化学的安定性に優れた物質群である。本研究では最近、充填トリジマイト型酸化物Ba1-xSrxAl2O4が特殊な格子振動状態(構造揺らぎ)を示し、それが広い温度・組成範囲で見られることを発見した。すなわち、10 K付近といった低温から800 Kという高温まで異常に大きな熱振動が観測され、また元素置換量の増加に伴って、この熱振動が増強されることを見出した。本課題では、充填トリジマイト型酸化物AB2O4 (A=Ba, Sr; B=Al, Fe)に注目し、この特殊な格子振動状態と伝導電子が共存する系の創成に取り組んだ。
(1) BaAl2O4で見られる構造不安定性が、充填トリジマイト型の類似構造をもつ化合物BaSrFe4O8においても確かに見られることを明らかにした。BaSrFe4O8に対し放射光粉末 X線構造解析を行ったところ、Ba, Sr原子とO1原子において大きな温度因子が見られることがわかり、c軸に沿った原子変位の存在が示唆された。また透過型電子顕微鏡(TEM)観察においては、a軸に沿った変調構造が見られ、Ba, Sr原子とO1原子の原子変位に起因すると考えられる。つまり、BaSrFe4O8においても4面体の連結角度に関連した構造不安定性が確かにあり、それが変調構造として発現していることがわかった。
(2) BaFe2O4に対するアンモニア窒化反応を行い、Feをベースとした充填トリジマイト系の構造評価と複合アニオン化を試みた。反応条件を検討し、アンモニア窒化前後でバンドギャップに変化が見られることがわかった。現在、詳細を検討中である。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results)

  • [Journal Article] Structural Phase Transition of a Novel Ferroelectric Oxide BaAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub>2018

    • Author(s)
      石井悠衣
    • Journal Title

      Materia Japan

      Volume: 57 Issue: 8 Pages: 381-386

    • DOI

      10.2320/materia.57.381

    • NAID

      130007429122

    • ISSN
      1340-2625, 1884-5843
    • Year and Date
      2018-08-01
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Incommensurate phase of the stuffed tridymite derivative BaSrFe 4 O 82018

    • Author(s)
      Ishii Y.、Kawaguchi S.、Asai K.、Mori S.
    • Journal Title

      Journal of Solid State Chemistry

      Volume: 265 Pages: 314-318

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2018.06.007

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic anisotropy and magnetic textures in La1-xSrxMnO3 controlled by annealing2018

    • Author(s)
      A. Kotani, H. Nakajima, K. Harada, Y. Ishii, and S. Mori
    • Journal Title

      J. Mag. Mag. Mater.

      Volume: 464 Pages: 56-60

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2018.05.022

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Unusual Inhomogeneous Microstructures in Charge-Glass State of PbCrO32018

    • Author(s)
      K. Kurushima, H. Tsukasaki, T. Ogata, Y. Sakai, M. Azuma, Y. Ishii, and S. Mori
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 57 Issue: 5 Pages: 050301-050301

    • DOI

      10.7567/jjap.57.050301

    • NAID

      210000149030

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural investigation of the SrAl2O4-BaAl2O4 solid solution system with unstable domain walls2017

    • Author(s)
      Y. Ishii, H. Tsukasaki, S. Kawaguchi, Y. Ouchi, and S. Mori
    • Journal Title

      Journal of Solid State Chemistry

      Volume: 249 Pages: 149-153

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2017.03.002

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Field-temperature phase diagram of magnetic bubbles spanning charge/orbital ordered and metallic phases in La1-xSrxMnO3 (x = 0.125)2017

    • Author(s)
      A. Kotani, H. Nakajima, Y. Ishii, K. Harada and S. Mori
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 95 Issue: 14 Pages: 1444031-7

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.144403

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Direct observation of charged domain walls in hybrid improper ferroelectric (Ca,Sr)3Ti2O72017

    • Author(s)
      K. Kurushima, W. Yoshimoto, Y. Ishii, S-W. Cheong, and S. Mori
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 56

    • NAID

      210000148349

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 充填トリジマイト型酸化物Ba0.93Sr0.07Al2O4の構造不安定性2019

    • Author(s)
      石井 悠衣、大内 雄也、河口 彰吾、石橋 広記、久保田 佳基、森 茂生
    • Organizer
      2019年日本物理学会年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural Instability of Ba1-xSrxAl2O4 (x=0.07) on the border of ferroelectricity2018

    • Author(s)
      Y. Ouchi, Y. Ishii, Y. Okazaki, S. Kawaguchi, H. Ishibashi, Y. Kubota, and S. Mori
    • Organizer
      2018 ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM Joint Conference
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structure Fluctuation and Soft Phonon Modes in Improper Ferroelectric BaAl2O4 by Single Crystal X-ray Diffraction2018

    • Author(s)
      Y. Nakahira, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa, H. Moriwake, Y. Ishii and S. Mori
    • Organizer
      2018 ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM Joint Conference
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Crystal Structure and Magnetic Properties of Oxyfluorides (Co, Ni)3Sb4O6F62018

    • Author(s)
      S. Shimono, H. Ishibashi, Y. Ishii, N. Otsuki, S. Kawaguchi, S. Mori, Y. Kubota
    • Organizer
      The 21st International Conference on Magnetism (ICM2018)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Magnetocrystalline anisotropy and magnetic microstructures in the ferromagnetic phase of Nd0.7Sr0.3MnO32018

    • Author(s)
      Y. Fujibayashi, A. Kotani, K. Harada, Y. Ishii, S. Mori
    • Organizer
      The 21st International Conference on Magnetism (ICM2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 強誘電相境界におけるBa1-xSrxAl2O4の構造不安定性2018

    • Author(s)
      大内 雄也、石井 悠衣、河口 彰吾、石橋 広記、久保田 佳基、森 茂生
    • Organizer
      日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetic textures in La1-xSrxMnO3 (0.10 < x < 0.30)2018

    • Author(s)
      A. Kotani, M. Fujibayashi, H. Nakajima, K. Harada, Y. Ishii and S. Mori
    • Organizer
      The 10th APCTP Workshop on Multiferroics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Magnetic microstructure in large magnetostrictive FeGa alloy2018

    • Author(s)
      A. Kawaguchi, A. Kotani, K. Harada, H. Numakura, Y. Ishii, and S. Mori
    • Organizer
      The 10th APCTP Workshop on Multiferroics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] HAADF-STEM法によるPbMnO3の微視的構造解析2018

    • Author(s)
      久留島康輔,酒井雄樹,東正樹,石井悠衣,森茂生
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 充填トリジマイト型酸化物Ba1-xSrxAl2O4のX線熱散漫散乱測定2018

    • Author(s)
      石井 悠衣, 大内 雄也, 岡崎 湧一, 河口 彰吾, 石橋 広記, 久保田 佳基, 森 茂生
    • Organizer
      日本物理学会年次大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetic textures in the ferromagnetic insulating phase of La0.875Sr0.125MnO32018

    • Author(s)
      A. Kotani, H. Nakajima, K. Harada,Y. Ishii, S. Mori
    • Organizer
      The 42nd International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 充填トリジマイト型酸化物Ba1-xSrxAl2O4の特異な構造揺らぎ2017

    • Author(s)
      石井 悠衣, 大内 雄也, 岡崎 湧一, 河口 彰吾, 塚崎 裕文, 谷口 泰樹, 森 茂生
    • Organizer
      日本セラミック協会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural Fluctuation in the Stuffed Tridymite-type Oxides Ba1-xSrxAl2O42017

    • Author(s)
      Yui Ishii
    • Organizer
      6th Toyota RIKEN International Workshop
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 特異な構造揺らぎをもつ充填トリジマイト型酸化物Ba1-xSrxAl2O4のTEM観察2017

    • Author(s)
      大内 雄也, 石井 悠衣, 塚崎 裕文, 河口 彰吾, 森 茂生
    • Organizer
      日本結晶学会年会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] BaSrFe4O8の低温相と高温相の構造解析2017

    • Author(s)
      岡崎 湧一, 石井 悠衣, 河口 彰吾, 浅井 海成, 森 茂生
    • Organizer
      日本結晶学会年会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] On the microstructure in the charge-glass state of Pb1-xSrxCrO32017

    • Author(s)
      K. Kurushima, H. Tsukasaki, Y. Ishii, S. Mori, S. Ogata , M. Azuma
    • Organizer
      The 14th International Meeting on Ferroelectricity
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PbCrO3における電荷ガラス状態の構造解析2017

    • Author(s)
      久留島康輔, 尾形昴洋, 東正樹, 石井悠衣, 森茂生
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] コバルト酸フッ化物Co3(Sb,Bi)4O6F6の合成と精密結晶構造解析2017

    • Author(s)
      下野聖矢, 石橋広記, 石井悠衣, 河口彰吾, 森茂生, 久保田佳基
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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