2020 Fiscal Year Research-status Report
均一粒径モリブデン酸銅におけるテトラクロミズムの複合環境下制御の解明
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18K04924
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
浅野 貴行 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (00301333)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | モリブデン酸銅 / クロミズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では着目するモリブデン酸銅(CuMoO4)は、構造変化に起因する「クロミズム」の性質を有する大変興味深い磁性体である。物性物理学において重要であるある「温度」、「圧力」、「磁場」、そして「粒径」を加えた四種変数を自在に変化させる斬新な発想と複合環境下における実験方法を運用することにより、新奇クロミズム相である「テトラクロミズム」の磁気異常の観測、さらに新しい概念を構築することを目的としている。
本年度（令和2年度）は，昨年度（令和元年度）に引き続き，さらに広範な粒径変化による物性制御を試みた。しかし，遊星型ボールミルによる試料の粉砕は，巨大な圧力を印加をするため，その結果として母物質であるCuMoO4が有するピエゾクロミズムの性質が誘発され，各種物性に多大な影響を及ぼすことが明らかとなった。即ち，長時間の遊星型ボールミル粉砕機の使用によって生成されて粒径の小さい試料は，既にクロミズムの起源である構造変化が起きているため，サーモクロミズムにより物性変化を検出することが困難であることが判明した。そこで，遊星型ボールミル粉砕機による外圧的粒径制御ではなく，新たに元素置換により内圧的粒径制御を実施した。具体的には，CuMoO4のMo6+をW6+に元素置換した各種試料を合成し，特に，極端条件下での磁化測定の結果，母物質（CuMoO4）の単結晶試料における粉砕過程（粒径変化）と同様の各種磁化過程が観測された。この元素置換により，W6+をコアとする何らかの凝集が誘発され，その結果として粒径に変化を及ぼしたと推測される。また，これまでの固相からの試料合成ではなく，より純良な粉末試料を合成することが可能である液相からの合成環境を整備し，合成を試みた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では，温度や圧力などの外部環境の変化により色が変わるクロミズム効果を有するクロミック物質(材料)であるモリブデン酸銅(CuMoO4)に着目している。クロミズムは構造変化により発現するが、CuMoO4の場合には巨大な体積収縮による結晶粉砕が伴い、物性に多大な影響を及ぼすことが明らかとなっている。このクロミック物質の粒径と磁性の相関の研究を実施するため、外的式加熱(電気炉等)と遊星型ボールミル粉砕機を駆使して、粒径の異なる多種類の粉末試料の合成にし各種物性測定を行ってきた。しかし，遊星型ボールミル粉砕機による巨大な外圧印加による構造変化の物性への多大な影響や粒径制御域の拡大を目指して，固相反応による合成から液相における均一粒径の粉末試料の合成を試みる必要性が出現した。そこで，整備したマイクロ波加熱装置を使用した合成環境において，温度とマイクロ波照射出力を制御することにより粒径の異なる純良な粉末試料の合成を試みた。しかし，試料温度を計測する熱電対や放射温度計からの各種信号からマイクロ波出力の制御に至る各種応答速度の遅延を原因とする最適な合成環境の整備が遅れており，目的とする液相による純良な均一粒径の粉末試料の合成には至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度は、昨年度までに整備したマイクロ波加熱装置を使用した合成環境を用いて，特に，試料温度を計測する熱電対や放射温度計を用いたマイクロ波照射出力の高速制御システムを構築する。そして，マイクロ波加熱による内部加熱を使用することにより，出発物質におけるマイクロ波吸収の強弱による選択加熱の特徴を活かして、より精密な粒径制御を試みる。さらに、合成段階でのマイクロ波照射による粒径への影響も併せて検証する。また，これら液相法によって合成された良質な粉末試料を用いて、外的加熱により焼成温度や焼成時間を変化させ粒径成長を試みることにより粒径の異なる粉末試料を合成する。その後，複合環境下での実験を実施し、「粒径」と「磁性」の相関を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
ボールミルによる巨大な外圧印加によるピエゾクロミズムに伴う構造変化の物性への影響が想像以上に大きく，また，固相反応法での合成試料の粒径制御域が狭いことが明らかになったため，目的とする広範な粒径制御における物性制御には至っていない。また，マイクロ波加熱装置を用いた液相からの合成環境の整備が遅れているため，均一粒径の純良な粉末試料の合成には到達していない。そこで，次年度において，マイクロ波照射下での試料温度を用いたマイクロ波照射出力の高速制御システムを構築し，液相からマイクロ波加熱における合成環境を早急に整備し，均一粒径の純良な粉末試料の合成を行い，各種物性測定を実施する。
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