2018 Fiscal Year Annual Research Report
Spin-crossover in the cobalt oxides from a microscopic viewpoint and its field effects
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16K05443
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
浅香 透 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80525973)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 伸行 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (70582005)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | スピンクロスオーバー / 遷移金属酸化物 / 構造解析 / 磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H30年度はLaCoO3の中間温度域でのスピン状態について電子顕微鏡によるドメイン観察と放射光X線粉末回折により、調査を行った。これまで中間温度域では三方晶の結晶構造から対称性が低下して単斜晶となっているとの報告があるが、本研究ではそれを支持する結果は得られなかった。電子顕微鏡観察では単斜晶構造に起因する双晶構造は観察されず、放射光X線粉末回折のデータのリートベルト解析でも単斜晶より三方晶の方がより良いフィッティングを示した。
La1-xPrxCoO3の系について、x = 0.30およびx = 0.34の単結晶試料の単結晶X線回折と放射光X線粉末回折により100~300 Kでの構造解析を行った。いずれの試料も構造相転移を示し、高温相は三方晶、低温相は直方晶であった。また磁化率を測定すると構造相転移点で急峻な変化が現れた。高温相と低温相の有効磁気モーメントを比較すると、低温相のほうが大きいことが分かった。コバルト系酸化物では、低温の方が低スピンが安定となり有効磁気モーメントの大きさが小さくなるのが一般的である。今回観測された現象は特異なものであり、CoO6八面体の異方性の自由度からその起因を検討した。また、同試料について、電子エネルギー損失分光（EELS）を行った結果、Co L-edgeとO K-edgeで高温相と低温相について差異が見られた。この変化について、結晶構造と電子構造の両面から検討を行っている。
低温でスピン状態転移を示す(Pr,Y)0.7Ca0.3CoO3の単結晶試料を合成し、単結晶X線構造解析を行った。Pr-O結合距離がスピン状態転移点以下で急激に短くなっていくことがわかった。これは本系のスピン状態転移がPrの価数揺動（高温：3価、低温：4価）に関係しているという報告と矛盾しない。本研究ではこの価数揺道を構造的に初めて明らかにした。
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