2019 Fiscal Year Annual Research Report
Local field fluctuation comes from insulator-to-metal transition in zeolite
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16K05462
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| Research Institution | Gunma National College of Technology |
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Principal Investigator |
五十嵐 睦夫 群馬工業高等専門学校, 電子メディア工学科, 教授 (60259819)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 岳仁 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (50362611)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ゼオライト / 電気抵抗率 / 磁化率 / NMR / 残留状態密度 / 熱活性磁化 / コリンハ則 / ポーラロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルカリ金属では、単体時に離散的だった電子軌道が縮退して伝導バンドを形成する。そのため、バルクでは単純金属の状態にある。従って、バルクの微粒子化は縮退を解く離散性の復活作用を持つはずであり、金属絶縁体転移を起こすと期待される。LSX型ゼオライトの内部周期空間への吸蔵は事実、Naに対してフェルミ面の状態密度をわずかに残るだけのいわゆるBad Metal状態をもたらす。
昨年度から本年度にかけ、そのNaをRbに変えた試料を世界で初めて合成し、マクロとミクロの観点から検討した。室温以下の電気抵抗率はNaの場合よりも全体的に２桁以上低く、マクロ視点でNaからRbへの置換は金属性の残留度合いを高めることを見出した。また、NMRでは金属性を反映したRb核のスペクトル成分が低温の10Kに至るまでシフトが大きく独立を保って観測され、バルクのシフト値との比較により、ミクロにはフェルミ面の状態密度がNaよりも２倍強残留することを突き止めることに成功した。シフト成分のスピン格子緩和時間T1もそれと矛盾せず、明瞭に観察されたコリンハ則から状態密度は、やはりNaよりも２倍強残留することを得た。Naの場合に比べ、Rbの場合にはゼオライトへの吸蔵でもフェルミ面の状態密度が保たれやすいと結論された。また、Naと同様にRbでもポーラロン起源の熱活性型常磁性磁化が磁化率とNMRシフトの双方により確認された。現象論モデルのフィッティングで見積もられる活性化エネルギーはNaの場合の３割程度であった。Rb置換により電子格子相互作用が弱まり、活性化エネルギーが低下してポーラロンが形成されやすくなったと考えられる。以上の内容は原著論文としてまとめられて査読付き雑誌に投稿された。
なお、Naを吸蔵させた試料では、細かい濃度変化を継続検討した。場のゆらぎの種類は濃度帯ごとに漸次変化するため解析は困難だが、鋭意議論を詰めた。
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