ラットリングフォノンと超伝導

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18204030
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 谷垣 勝己 Tohoku University, 大学院・理学研究科, 教授 (60305612)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊代 良太郎 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (00396417) ; 木村 憲彰 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (30292311) ; 松岡 英一 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (20400228)
• Keywords: クラスレート / ナノ材料 / フォノン / 超電導 / 物性実験 / 熱伝導

Research Abstract

広い空間の閉じ込められた原子の異常振動が関係した分散の小さいフォノン(ラットリングフォノンと称されている)は、音響フォノンと反交差をして、散乱により熱伝導を著しく阻害することが、スクッテルダイトやクラスレート物質で報告されている。また最近、このような広い空間を有する幾つかの物質群で、原子の異常熱振動と関係していると考えられる超電導などの電子物性が、特殊な幾何構造を有するパイロクロアや開放骨格系のクラスレートで報告されている。本研究では、多彩な幾何構造を有するクラスレートを対象として、結晶中の内部空間に閉じ込められた原子の異常振動と構造・物性の相関を探究するために、I内部空間の大きさが一定の場合の内包原子の大きさの影響および、II内包原子の大きさが一定の場合の骨格構造原子を変えることによる内部空間の大きさの影響の二つの観点に中心をおいて、M_8Ga_<16>Ge_<30>(M=Sr,Ba,Eu)およびBa_<24>IV_<100>(IV=Si,Ge)の物質群の構造と物性を詳細に検討した。M_8Ga_<16>Ge_<30>(M=Sr,Ba,Eu)クラスレート物質系では、内殻準位に対して軟X線光電子分光手段を用いた研究から、骨格構造に関して従来とは異なる重要な知見を得ることできた。一方、開放骨格を有するクラスレート物質Ba_<24>IV_<100>(IV=Si,Ge)では、従来報告されているGe超伝導体に対して、新しい同構造のSi超伝導体の存在を見出し、同一の内包原子の運動に異なる大きさの内部空間が与える影響の観点から研究を進めた。その結果、内包Ba原子の運動が電子物性に大きな影響を与える状況を二つの物質の比較から明白にすることができた。

Research Products

• [Journal Article] Nanorods of Endohedral Metallofullerene Derivative (2008)
  • Author(s): T. Tsuchiya, R. Kumashiro, K. Tanigaki, Y. Matsunaga, O. Ishitsuka, T. Wakahara, Y. Maeda, Y. Takano, M. Aoyagi, Takeshi Akasaka, M. T. H. Liu, T. Kato, K. Suenaga, J. S. Jeong, S. Iijima, F. Kimura, T. Kimura, and S. Nagase
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc., Communication 130 Pages: 451-452
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Switchable Semiconductive Property of the Polyhydroxylated Metallofulleren (2007)
  • Author(s): J. Tang, G. Xing, Y. Zhao, L. Jing, H. Yuan, F. Zhao, X. Gao, H. Qian, R. Su, K. Ibrahim, W. Chu, L. Zhang, and K. Tanigaki
  • Journal Title: J. Phys. Chem. B 111 Pages: 11929-11934
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Missing superconductivity in BaA1Si with the A1B2 type structure (2007)
  • Author(s): S. Yamanaka, T. Otsuki, T. Ide, H. Fukuoka, R. Kumashiro, T. Rachi, K. Tanigaki, F. Guo, K. Kobayashi
  • Journal Title: Physica C 451 Pages: 19-23
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Silicon and Germanium Network Polyhedra viewed from Soft Xray Spectroscopy (2007)
  • Author(s): Jun Tang, OTakeshi Rachi, Marcos A Avila, Toshiro Takabatake, FagZhum Guo, Keisuke Kobayashi, Koji Akai, and Katsumi Tanigaki,
  • Journal Title: Proc. in MRS meeting, Boston(2007). 100 Pages: 103-105
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 表面修飾したSWCNTsのFET特性 (2008)
  • Author(s): 熊代良太郎, 小松直也, 齋藤達也, 赤阪健, 前田優, 小林長夫, 谷垣勝己
  • Organizer: 2008年第55回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 千葉県船橋市
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] クラスレート化合物Ba_<24>Ge_<100>とAg_6O_8AgNO_3におけるNMR (2008)
  • Author(s): 金武史弥, 成輪啓史, 原田淳之, 椋田秀和, 北岡良雄, 長柄一誠, 草部浩一, 良知健, 谷垣勝己, 川島健司, 秋光純, 伊藤公平, E. E. Haller
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Place of Presentation: 大阪府東大阪市
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 熱電変換材料クラスレートにおける物性とpn制御 (2008)
  • Author(s): 阿部有希, 西野琢也, 良知健, Jun Tang, 熊代良太郎, M. A. Avila, 高畠敏郎, 谷垣勝己
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Place of Presentation: 大阪府東大阪市
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] Electronic States of Ba8Ga16Ge30 and Sr8Ga16Ge30 Observed by Soft x-ray Spectroscopy (2008)
  • Author(s): Jun Tang, Takeshi Rachi, Marcos A Avila, Toshiro Takabatake, FangZhun Guo, Keisuke Kobayashi, Koji Akai, Katsumi Tanigaki
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Place of Presentation: 大阪府東大阪市
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] TmAg_2Inの低温物性 (2008)
  • Author(s): 原口崇, 高木滋, 鈴木博之, 谷田博司, 神永潤弥, 松岡英一, 小野寺秀也, 谷垣勝己
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Place of Presentation: 大阪府東大阪市
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] 遷移金属ボレート化合物の磁性と構造 (2008)
  • Author(s): Ju Jing, 須藤祐介, 佐々木淳, 豊田直樹, 谷垣勝己
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Place of Presentation: 大阪府東大阪市
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] シリコンおよびゲルマニウムクラスタ固体におけるフォノンと電子物性 (2008)
  • Author(s): 良知健, Jun TANG, 熊代良太郎, 末國晃一郎, M. A. Avila, 高畠敏郎, 福岡宏, 山中昭司, 谷垣勝己
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Place of Presentation: 大阪府東大阪市
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] ルブレン単結晶FETにおける動作特性の発現要因 (2008)
  • Author(s): 高橋裕, 齊藤達也, 小松直也, 熊代良太郎, 谷垣勝己
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Place of Presentation: 大阪府東大阪市
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] Low-dimensional spin systems in borate-based transition metalpolyborates (2008)
  • Author(s): Jing Ju, Jun Sasaki, Tao Yang, Katsumi Tanigaki, Naoki Toyota
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Place of Presentation: 大阪府東大阪市
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] Pressure effect on Structure of Ba24Ge100 and Ba24Si100 Clathrate (2008)
  • Author(s): Zhaofei Li, Takeshi Rachi, Ryotaro Kumashiro, Shoji Yamanaka, Hiroshi Fukuoka, Yasuo Ohishi, Katsumi Tanigaki
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Place of Presentation: 大阪府東大阪市
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] 水素分子内包C_<60>の物理物性 (2008)
  • Author(s): 谷垣勝己、良知 健、熊代良太郎、村田靖次郎、小松紘一、垣内徹、澤博、小濱芳允、泉澤徹、阿竹徹
  • Organizer: 第34回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 愛知県船橋市
  • Year and Date: 2008-03-03
• [Presentation] 表面修飾したSWCNTsのFET特性 (2008)
  • Author(s): 熊代良太郎, 小松直也, 齋藤達也, 赤阪健, 前田優, 小林長夫, 谷垣勝己
  • Organizer: 第34回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 愛知県船橋市
  • Year and Date: 2008-03-03
• [Presentation] Thermoelectric Properties of Silicon and Germanium Network Polyhedraviewed from Physical Parameters (2007)
  • Author(s): K. Tanigaki
  • Organizer: Material Research Society Fall Meeting
  • Place of Presentation: Boston, U. S. A.
  • Year and Date: 2007-11-28
• [Presentation] Thermoelectric Properties of Silicon and Germanium Type III Clathrates Ba_<24>IV_<100>(IV=Si and Ge) (2007)
  • Author(s): T. Rachi, H. Yoshino, R. Kumashiro, H. Fukuoka, S. Yamanaka, K. Murata and K. Tanigaki,
  • Organizer: 2007 MRS Fall Meeting
  • Place of Presentation: Boston, MA, U. S. A.
  • Year and Date: 2007-11-27
• [Presentation] Phonon Engineering using Endohedral Nano Space in Clathrates (2007)
  • Author(s): T. Rachi, R. Kumashiro, H. Fukuoka, S. Yamanaka and K. Tanigaki,
  • Organizer: 2007MRSFall Meeting
  • Place of Presentation: Boston, MA, USA,
  • Year and Date: 2007-11-17
• [Presentation] Electrical Property of Physically and Chemically DopedNano-carbon Materials (2007)
  • Author(s): R. Kumashiro, T. Akasaka, Y. Maeda, K. Miyazawa and K. Tanigaki,
  • Organizer: International Symposium on Sustainable Energy & Materials
  • Place of Presentation: Ishigaki Okinawa, Japan,
  • Year and Date: 2007-11-01
• [Presentation] 表面有機修飾SWNTsのFET特性 (2007)
  • Author(s): 熊代良太郎、赤坂健、前田優、小林長夫、谷垣勝己
  • Organizer: 日本化学会第1回関東支部大会
  • Place of Presentation: 東京都八王子市
  • Year and Date: 2007-09-27
• [Presentation] 高誘電体絶縁膜を用いた単結晶ルブレントランジスタ (2007)
  • Author(s): 小松直也、熊代良太郎、竹延大志, 岩佐義宏, 川山厳, 斗内政吉, 谷垣勝己
  • Organizer: 日本化学会第1回関東支部大会
  • Place of Presentation: 東京都八王子市
  • Year and Date: 2007-09-27
• [Presentation] Ba_<24>IV_<100>(IV=Si, Ge)の電子物性に与えるフォノンの影響 (2007)
  • Author(s): 良知健, 宮崎裕司, 齋藤一弥, 福岡宏, 山中昭司, 谷垣勝己
  • Organizer: 日本物理学会2007年秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2007-09-22
• [Presentation] Long-range ferromagnetic ordering of a new nickel polyborate, NiB_<12>O_<14>(OH)_<10> (2007)
  • Author(s): Jing Ju, Juns Sasaki, Takeshi Rachi, Tao Yang, Katsumi Tanigaki, Naoki Toyota, Jianhua Lin
  • Organizer: 日本物理学会2007年秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2007-09-22
• [Presentation] 表面有機修飾SWNTs-FETにおけるキャリア制御の検討 (2007)
  • Author(s): 熊代良太郎、阿部有希、赤坂健、前田優、小林長夫、谷垣勝己,
  • Organizer: 日本物理学会2007年秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 73Ge-NMRと第一原理計算によるクラスレート化合物Ba_<24>Ge_<100>の圧力誘起転移の解析 (2007)
  • Author(s): 金武史弥, 原田淳之, 椋田秀和, 北岡良雄, 長柄一誠, 草部浩一, 鈴木直, 良知健, 谷垣勝己, 伊藤公平, E.E. Haller
  • Organizer: 日本物理学会2007年秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 遷移金属ボレート化合物の構造と磁性 (2007)
  • Author(s): 谷垣勝己, Ju Jing, 佐々木淳, 豊田直樹
  • Organizer: 日本物理学会2007年秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] Soft X-ray Photoelectron Spectroscopy study of Ba_8Ga_<16>Ge_<30> and Sr_8Ga_<16>Ge_<30> (2007)
  • Author(s): J. Tang, R. Kumashiro, T. Rachi, M. A. Avila, T. Takabatake, F.Z. Guo, K. Kobayashi, K. Tanigaki
  • Organizer: 日本物理学会2007年秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] Structural, Thermal, Spectroscopic, Specific Heat, and Magnetic Studies of a New Nickel Polyborate NiB12O14(OH)10 and Its Dehydration Product (2007)
  • Author(s): J. Ju(Sp), J. Sasaki, T. Rachi, K. Tanigaki, N. Toyota
  • Organizer: Euromat 2007 Euromat 2007
  • Place of Presentation: Nurunberg, Germany,
  • Year and Date: 2007-09-10
• [Presentation] フラーレンナノスケール低次元構造体の電子物性 (2007)
  • Author(s): 熊代良太郎, 谷垣勝己
  • Organizer: 第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2007-09-04
• [Presentation] SWCNTs-FET特性に対する表面化学修飾の影響 (2007)
  • Author(s): 熊代良太郎、阿部有希、赤坂健、前田優、小林長夫、谷垣勝己,
  • Organizer: 第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2007-09-04
• [Presentation] SWNTs-FET特性に対する化学修飾の影響 (2007)
  • Author(s): 熊代良太郎、阿部有希、赤坂健、前田優、小林長夫、谷垣勝己
  • Organizer: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市
  • Year and Date: 2007-07-12
• [Presentation] 内包H_2@C_<60>の物理的物性 (2007)
  • Author(s): 谷垣勝己、良知健、熊代良太郎、村田靖次郎、小松紘一、垣内徹、澤博、小濱芳充、泉沢悟、川路均、阿竹徹
  • Organizer: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市
  • Year and Date: 2007-07-12
• [Presentation] Molecular Endohedral C_<60> and Related Materials (2007)
  • Author(s): K. Tanigaki, T. Rachi, T. Kakiuchi, H. Sawa, Y. Kohama, S. Izumisawa, T. Atake, Y. Murata and K. Komatsu
  • Organizer: 14th International Symposium on Intercalation Compounds
  • Place of Presentation: Seoul, Korea,
  • Year and Date: 2007-06-15
• [Presentation] FET Properties of Chemically Modified Carbon Nanotubes (2007)
  • Author(s): R. Kumashiro, N. Hiroshiba, N. Komatsu, T. Akasaka, Y. Maeda, S. Suzuki, Y. Achiba, S. Minami, R. Hatakeyama and K. Tanigaki
  • Organizer: 14th International Symposium on Intercalation Compounds
  • Place of Presentation: Seoul, Korea,
  • Year and Date: 2007-06-15
• [Presentation] Rattling Motions in Superconducting Clathrates Ba_<24>IV_<100>(IV=Si, Ge) (2007)
  • Author(s): T. Rachi, R. Kumashiro, Y. Miyazaki, K. Saito, F. Z. Guo, K. Kobayashi, H. Fukuoka, S. Yamanaka, K. Tanigaki
  • Organizer: 14th International Symposium on Intercalation Compounds
  • Place of Presentation: Seoul, Korea,
  • Year and Date: 2007-06-15
• [Presentation] Modulation in Electronic Properties of Encapsulated Metal in Fullerene Cages (2007)
  • Author(s): J. Tang, G. Xing, Y. Zhao, X. Gao, R. Kumashiro and K. Tanigaki
  • Organizer: 14th International Symposium on Intercalation Compounds
  • Place of Presentation: Seoul, Korea,
  • Year and Date: 2007-06-15
• [Presentation] Physical Properties of H_2 Endohedral C_<60> (2007)
  • Author(s): K. Tanigaki, T. Rachi, R. Kumashiro, Y. Murata, K. Komatsu, T. Kakiuchi, H. Sawa, Y. Kohama, S. Izumisawa, H. Kawaji and T. Atake
  • Organizer: 211th Electrochemical Society Meeting
  • Place of Presentation: Chicago, USA,
  • Year and Date: 2007-05-11
• [Book] ナノカーボン (2007)
  • Author(s): 谷垣 勝己
  • Total Pages: 7
  • Publisher: NTS出版
• [Remarks]
  • URL: http://sspns.phys.tohoku.ac.jp/