2015 Fiscal Year Annual Research Report
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14J05886
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
加藤 智佐都 広島大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | ポリオキソメタレート / プレイスラー型 / 誘電物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、これまでに観測された物性が分子内イオン移動に由来することを確かめるため、分子内イオン移動が生じない系との比較実験を行った。これまで、テルビウムイオンを内包したプレイスラー型POMについてIRスペクトルの温度依存測定、誘電率温度依存測定から分子内イオン移動に由来すると考えられる結果が観測された。そこで本年度は同型のPOM分子の内部空間にナトリウムイオンと水分子を内包した化合物について、同様にIRスペクトルの温度依存測定、誘電率温度依存測定を行った。その結果、分子内イオン移動が生じているテルビウムイオンを内包したプレイスラー型POMと、イオンが動かないと考えられるナトリウムイオンと水分子を内包したプレイスラー型POMでは種々の測定において明確な違いが観測された。例えば、テルビウムイオンを内包した系ではIRスペクトルの温度依存測定において温度の低下に伴うピークシフトが観測されていたが、ナトリウムイオンと水分子を内包した系ではこのシフトは観測されなかった。また、誘電率の温度依存測定においては、テルビウムイオンを内包した系は150 - 300 Kにかけて周波数に依存した誘電ピークが観測されたが、ナトリウムイオンと水分子を内包した系ではこの誘電ピークは観測されなかった。これらの結果より、テルビウムイオンを内包した系で観測された物性は、分子内イオン移動に由来していると考えられる。
また、イオン移動に由来する強誘電物性の発現について、焦電流測定による分極の温度依存性の測定を行った。その結果、テルビウムイオンを内包した系において、焦電流が観測され、その値を積分して分極値を見積もったところ200 K以下の急激な分極の減少が観測された。これらの挙動は強誘電体に特有の性質であり、本系が強誘電転移を伴わないにも関わらず強誘電的な挙動を示すことが示唆される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度では、ランタノイドイオンを内包したプレイスラー型POMと同形であるナトリウムイオンと水分子を内包したPOM分子について物性測定を行った。得られた結果と比較すると、テルビウムイオンを内包したプレイスラー型POMで得られた測定結果は分子内イオン移動に由来しているものと考えられ、これまでの考察を強く支持するものであった。
また、強誘電物性の測定においてもP-E測定に加え焦電流測定を行った。得られた焦電流値を積分することで分極の温度依存グラフを作製した。この結果は、これまでの測定で得られたブロッキング温度以下で分極が小さくなっていくことを示している。現在、これまで得られた分子内イオン移動に関する結果をまとめ論文投稿の準備を行っている段階である。
本年度は物性評価について、当初の計画通り進行している。次年度は単結晶を用いた物性測定を行い、分子内イオン移動についてさらに詳細な解析を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度では、単結晶試料を用いた物性評価を行う。具体的には、電場印加中での単結晶X線構造解析や軸ごとの誘電率温度依存測定を行う予定である。また、P-E、P-T測定などの強誘電物性を見積もる測定も同時に行う。これまで用いていたプレイスラー型POMのカリウム塩の結晶は室温・空気中で結晶水が脱離してしまうためこれらの単結晶を用いた測定は行えていなかった。しかし、カウンターカチオンを他のものに交換することで空気中でも安定な結晶を得ることにすでに成功しているため、これらの測定は問題なく行えると考えている。さらに、他のイオンを内包したプレイスラー型POMについても同様に物性測定を行う予定である。バルク状態、単結晶状態両方の測定から分子内イオン移動に由来する物性を調査し、これらの研究結果を学位論文としてまとめる。
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