First-principles study on the novel functionality of hydrogen in strongly correlated oxyhydrides
Publicly Offered Research
| Project Area | HYDROGENOMICS: Creation of Innovative Materials, Devices, and Reaction Processes using Higher-Order Hydrogen Functions |
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| Project/Area Number |
19H05058
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
越智 正之 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (10734353)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 第一原理計算 / 水素 / 遷移金属酸化物 / 超伝導 / 水素化合物 / 酸水素化物 |
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| Outline of Research at the Start |
水素は様々な側面を有することが知られているが、本研究では酸水素化物における水素機能に注目する。酸水素化物は、その物性機能の多様性から永らく注目されてきた酸化物において、酸素の一部が水素に置換されたものである。新奇高機能物性を示しうる物質系として注目され始めているものの、現状ではその研究事例は少なく、たとえば酸素サイトにおいて水素の示す特異な性質に関する理解は必ずしも進んでいない。本研究は特に、強相関酸水素化物の電子状態、特にそこでの水素機能を、第一原理計算およびそれに基づいた理論手法を用いて明らかにすることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度も引き続き、固体中での水素の果たす役割について、第一原理電子状態計算を用いて調べた。対象物質は昨年度までと同様、電子相関効果の強いことで知られる遷移金属酸化物、およびその酸素の一部が水素で置換された遷移金属酸水素化物であり、そうした強相関固体における水素の役割を明らかにすることを目指した。当該新学術領域内において共同研究を行い、スピン軌道相互作用に起因したモット絶縁体として知られるSr2IrO4に水素ドーピングの効果を調べた。本物質は強電子相関効果と銅酸化物超伝導体との電子状態に関する類似性から、超伝導の発現が期待され精力的に研究が行われているが、キャリアドーピングが課題となっていた。新学術領域内において、水素イオンビームを打ち込むことでキャリアドーピングに成功した実験成果を受けて、我々は電子状態計算によって、Sr2IrO4中の不純物水素がどのサイトに存在しやすいか、またその不純物形成エネルギーを調べた。その結果、元々存在していた酸素欠損サイトを埋めるように水素が入りやすいことや、他のinterstitialサイトにも存在しやすいことも明らかになった。他にも、BaCrO2Hにおいて酸素ではなく水素というアニオンが存在することによって、磁気的性質が酸化物から大きく変化するということを、第一原理バンド計算およびその後の制限乱雑位相近似に基づく相互作用評価によって明らかにした。こちらも実験との共同研究である。また昨年度の研究内容に関する学会発表も行った。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(25 results)
