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2007 Fiscal Year Annual Research Report

電子包接C12A7結晶の金属-絶縁体転移

Research Project

Project/Area Number 19860033
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

松石 聡  Tokyo Institute of Technology, フロンティア研究センター, 助教 (30452006)

Keywordsセラミックス / ナノポーラス材料 / 電子伝導性酸化物 / ユビキタス元素 / 反射解析
Research Abstract

12CaO・7Al_2O_3(Cl2A7)はカルシウム・アルミニウム・酸素という地球上でもっともありふれた元素からな酸化物であるが、酸素イオンを包接したナノメートルサイズの籠状構造(ケージ)からなる特異な結晶構造をもつ。そのため、一般には電子伝導性を示さないとされるCaO、Al_2O_3といった典型金属酸化物から構成されるにも関わらず、この籠から酸素を引き抜き、代わりに電子を包接させると、Cl2A7は2.4eVという極めて低い仕事関数を示す金属状態となる。また、最近では0.4K以下と低温ではあるが、超電導を示すことが見いだされている。以上のことから、応用と物性研究の両面でC12A7の電子状態に関心が持たれている。本研究では分光学的手法により、電子の局在状態および非局在状態に関する情報を得ることで、電子濃度の上昇に伴う電子包接Cl2A7の絶縁体(非金属)-金属転移のメカニズムを解明することを狙った。赤外から紫外の領域における光反射率測定により、ケージに局在した電子および結晶内に広がった伝導電子のバンド間遷移に相当するローレンツ型応答と伝導電子のドルーデ型のプラズマ応答を観測した。観測されたスペクトルを解析したところ、ケージ中の酸素イオンの約半分が引き抜かれた段階でC12A7は絶縁体(半導体)から金属状態へと変化すること、および金属状態においても一部の電子は依然、束縛状態にあることが明らかになった。

  • Research Products

    (4 results)

All 2008 2007

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Localized and Delocalized Electrons in Room-Temperature Stable Electride [Ca_<24>Al_<28>O_<64>]^<4+>(O^<2->)_<2-x>(e^-)_<2x>: Analysis of Optical Reflectance Spectra2008

    • Author(s)
      S. Matsuishi, S. W. Kim, T- Kamiya, M. Hirano, and H. Hosono
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C 112

      Pages: 4753-4760

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電子包接C12A7結晶の金属-絶縁体転移-反射スペクトル測定による電子状態の解析-2008

    • Author(s)
      松石聡, 金聖雄, 神谷利夫, 平野正浩, 細野秀雄
    • Organizer
      第46回セラミックス基礎科学討論会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場,名古屋
    • Year and Date
      2008-01-11
  • [Presentation] Metal-Insulator Transition in Room-Temperature-Stable Electride C12A7: e2007

    • Author(s)
      Satoru Matsuishi, Sung Wng Kim, Toshio Kamiya, Masahiro Hirano and Hideo Hosono
    • Organizer
      7th Pacific Rim Conference on Ceramics and Glass Technology
    • Place of Presentation
      Shanghai International Convention Center,上海(中華人民共和国)
    • Year and Date
      2007-11-14
  • [Presentation] 電子包接C12A7結晶の合成と反射スペクトル解析による包接電子濃度測定2007

    • Author(s)
      松石聡, 金聖雄, 神谷利夫, 平野正浩, 細野秀雄
    • Organizer
      2007年秋季 第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学,手稲
    • Year and Date
      2007-09-05

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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