2007 Fiscal Year Annual Research Report
深い3d準位のもたらす新しい化学と物理:新物質開発と化学的・物理的機能の探索
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17105002
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高野 幹夫 Kyoto University, 物質-細胞統合システム拠点, 教授 (70068138)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東 正樹 京都大学, 化学研究所, 准教授 (40273510)
武田 保雄 三重大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60093051)
藤森 淳 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10209108)
椋田 秀和 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (90323633)
永長 直人 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60164406)
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| Keywords | 強相関電子系 / 合成化学 / 磁性 / 超電導材料・素子 / 物性実験 / 物性理論 / 誘電体物性 |
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| Research Abstract |
酸素ホール系の最も代表的な酸化物であるSrFeO_3をCaH_2と混合して300℃程度で処理したところ、無限層構造をもつSrFeO_2が得られた。組成と構造が単純で美しいこと、イオン半径の大きいFe^<2+>イオンが平面四配位される新奇さ、還元と再酸化温度の低さ、共有結合性の大きさがこの酸化物の特徴である。この成果はNature誌に掲載され、国内外のニュース誌や新聞で紹介された。
Ba_xSr_<1-x>Fe_<1-y>Co_yO_3はSOFCの低温作動用正極として特に注目を浴びている。イオン導電性、Fe^<3+/4+>,Co^<3+/4+>の酸素分子解離能力の違いなどの観点から特性を系統的に調べ、総合的にはBa_<0.4>Sr_<0.6>Fe_<0.2>Co_<0.8>O_3が一番使いやすいことを見いだした。
Biが電荷不均化しているBi^<3+>_<0.5>Bi^<5+>_<0.5>Ni^<2+>O_3について1GPaの圧力下で放射光X線回折と電気抵抗測定を行い、電荷不均化が520Kで融解してBi^<3+>Ni^<3+>O_3になることを見いだした。関連するBi_<1-x>La_xNiO_3についての測定・解析結果をも考え合わせると、深い3d準位をもつNiイオンとやはり深い6s準位をもつBiイオンの間には、圧力や温度変化によるホールの分布の変化を映して多彩な電子状態が現れることを見出した。
高温超電導機構の解明は固体物理分野での大きなテーマであり続けている。5枚のCuO_2面を含む多層型HgBa_2Ca_4Cu_5O_yは108Kで外側層(OP)を中心として超伝導を示すが、3枚の内側層(IP)は60K以下で反強磁性秩序を示す。もっとキャリア濃度を抑えた試料では、IP層が0.7μB程度の大きなモーメントをもつ反強磁性秩序が290Kから起こり、72Kの超伝導を担うOPでさえも0.1μBの反強磁性秩序をすることがわかった。このような磁性と超伝導の共存の明確な証明は、機構解明に大きな指針を与えるものと評価できる。
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