超高圧合成による新規遷移金属化合物の探索と結晶化学

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450238
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 滝沢 博胤 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90226960)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山根 久典 東北大学, 素材工学研究所, 助教授 (20191364) ; 島田 昌彦 東北大学, 素材工学研究所, 教授 (80029701) ; 上田 恭太 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50271862)
• Keywords: 高圧合成 / 遷移金属化合物 / アンチモン化物 / 圧力誘起相転移 / 強磁性 / スクッテルド鉱型構造 / 熱電変換材料

Research Abstract

3d遷移金属-メタロイド原子系金属間化合物は、結合の性質が金属結合性にイオン性、共有性が加味され、結晶化学、磁性や電気伝導の振る舞いにおいて興味深い物質群であり機能材料の宝庫ともいわれる。本研究では、超高圧力下を反応場とした新規遷移金属化合物の探索研究を行うことを目的とする。
初年度にあたる本年度には、アンチモン化物を中心に新規物質の探索を行い、CrSb_2において、圧力誘起によるマ-カサイト型構造からCuAl_2型構造への相転移が起こることを明らかにした。この相転移はイオン性から金属性への結合の性質の変化を伴うものであり、電気的・磁気的性質も低圧相(マ-カサイト型)における局在性(反強磁性半導体)から高圧相(CuAl_2型)では遍歴性(強磁性金属)へと変化することが判明した。
CoSb_3は、体心位置が空格子点となるスクッテルド鉱型結晶構造を有する。この構造を有する一群の化合物は熱電変換材料として有望であり、熱電特性の向上、制御を目的として、超高圧力下における空格子サイトへの原子挿入を試みた。その結果、CoSb_3の空格子サイトには金属半径で1.7Å程度までの原子挿入が可能で、挿入できる原子の量は合成圧力の上昇とともに増加してゆくことは明らかとなった。
本年度に見いだしたマ-カサイト型からCuAl_2型構造への相転移は新しい型の圧力誘起転移であり、次年度以降もプニクタイドやカルコゲナイドを対象に同様の相転移を示す物質系を探索する。また、スクッテルド鉱型関連化合物に関しては、熱電特性の評価にも着手する予定である。

Research Products

• [Publications] 滝沢博胤: "超高圧焼結により作製したβ-FeSi_2系熱電材料の微細構造と熱電特性の異方性" 粉体および粉末冶金. 44. 39-43 (1997)
• [Publications] 滝沢博胤: "遷移金属-メタロイド系化合物の高圧合成" 高圧力の科学と技術. 6(2). 102-108 (1997)
• [Publications] H.Takizawa: "High Pressure Phase Transition of CrSb_2" The Review of High Pressure Science and Technology. 7(印刷中). (1998)
• [Publications] H.Takizawa: "High-Pressure Synthesis and the Magnetic Properties of Chromium Diantimonide" Materials Research Society Symposia Proceedings. 499(印刷中). (1998)