2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel actuator materials by control of rare earth 4f electron number
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18K19019
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
竹中 康司 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60283454)
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2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | アクチュエータ / 硫化サマリウム / 価数揺動 / 金属絶縁体転移 / 体積変化 / 負熱膨張 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電場による非線形伝導と歪の同時計測を可能とするシステムにおいて、計測の自動化を達成できた。また、歪計測に手法として、ひずみゲージ法に加えて、キャパシタンスブリッジを用いた手法も整備できた。これにより、これまで焼結性の不良から歪ゲージが貼付できず、歪測定ができなかった試料の歪計測が可能となった。これら整備した測定計を用い、SmSについて、液体窒素温度において電場誘起価数転移に伴って600 ppmの線歪が出現することを明らかにした。これはこの系において電場による価数転移に伴う体積変化を直接的に検証した最初の例である。
また、Sm1-xRxS (R = Y, Ce, Nd) において、大きな体積変化を伴う価数転移の背景となる電子構造の特徴を明らかにするため、単結晶を用いた反射分光実験に取り組んだ。その結果、Yドーピングで実現される価数転移と圧力により実現される価数転移の違いを電子構造の観点から明らかにし、より高い価数転移を実現するためには、S欠損などの電子ドープが有効である可能性を明らかにした。この成果は、例えばより高い動作温度を有する負熱膨張材料など、材料開発の指針を与えるものである。
さらに、Yドープにより実現される金属相で光学伝導度σ(ω)は単純なDrude応答に従わず、強相関遷移金属化合物に似た減衰の鈍い（σ∝-1）ものであること、価数転移に伴い、σ(ω)に特徴的な周波数ω依存性が現れることを見出した。これらの知見は、長い研究の歴史を有する価数揺動の研究でもこれまで明確に意識されてこなかったものであり、価数揺動の理解に貢献するものと考えられる。
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