2023 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis of chromic materials by selective microwave heating and control of multiple chromism
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22K04683
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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, 教授 (00301333)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | モリブデン酸銅 / マイクロ波 / クロミズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
モリブデン酸銅（CuMoO4）は，外部からの何らかの刺激によって色が可逆的に変化するクロミズムの機能を有する磁性材料である。しかし，このクロミズムの起源である構造相転移に伴う巨大な体積変化により，材料内に不均一な粒径分布が生成されるため，クロミック材料の機能に多大な悪影響を及ぼしていることが明らかとなった。
本研究では，マイクロ波照射の特徴である選択加熱を最大限に活用し，均一粒径を有するクロミック材料の創製を目的としている。
本年度は，昨年度設備備品として整備した2.45GHzシングルモード加熱装置を用いて，CuMoO4の出発物質である酸化銅（CuO）と酸化モリブデン（MoO3）に対してマイクロ波照射を実施した。その結果，CuOは，2.45GHzシングルモードアプリケーター内の電場及び磁場最大の両位置において，試料温度が容易に上昇をした。この現象は，CuOが誘電性と磁性の両性質を有しているためである。それに対してMoO3では，電場最大の位置でのみ温度上昇を確認した。その原因として，MoO3のMo6+が閉殻構造であるため不対電子が存在せず，マイクロ波の磁場に対して応答しなかったことが考えられる。そこで，これら出発物質の誘電性と磁性の相違点を有効に利用するため，磁場最大の位置における選択加熱を実施した。使用した出発物質のCuOとMoO3は，遊星型ボールミル粉砕機を用いて数ミクロンまで粉砕した。粉砕前と粉砕後の二種類の出発物質に対して，マイクロ波照射による固相反応を実施した結果，粉末試料の合成に成功し，また，磁気的性質から，明らかに粒径が違いに起因する磁気的異常が観測された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度に整備した2.45GHzシングルモード加熱装置は，順調に稼働している。本研究において注目しているクロミック材料のモリブデン酸（CuMoO4）は，これまで電気炉等の外部加熱を用いた固相反応により粉末試料を合成していた。しかし，本研究において，初めてマイクロ波照射による自己発熱（内部加熱）を利用して粉末試料の合成に成功した。また，出発物質の誘電性と磁性を考慮したマイクロ波選択加熱を活用することにより，粒径を制御したCuMoO4の合成，さらに磁気的性質の制御へと展開する可能性を示唆する実験結果が観測されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2.45GHzシングルモードマイクロ波加熱装置を用いて，アプリケータ内の電場及び磁場最大位置における誘電性と磁性を考慮した選択加熱による試料合成が実施できることが明らかとなった。そこで，ミクロスケールにおいてマイクロ波の選択加熱に起因する巨大な温度勾配（温度差），即ち，高温のCuOから低温のMoO3への非平衡状態下での固相拡散を利用した粒径制御を実証するため，粒径の異なる多数個の出発物質を準備し，粉末試料の合成を実施する。その結果，マイクロ波における選択加熱機構の解明し，さらに，微視的及び巨視的な実験手段を駆使して新奇多重クロミズム物性の実験的解明を試みる。
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| Causes of Carryover |
本年度は，昨年度整備した2.45GHzシングルモードマイクロ波加熱装置の調整に時間を要したため，2種類のみの試料合成を実施した。さらに，その試料の粒径制御と分析に時間を要したため，追加で出発物質である高純度試薬を購入する必要がなかった。来年度は，本年度確立した試料合成法と粒径制御，さらに分析法により多数の粒径の異なる試料を合成するため，高純度試料の購入を計画している。
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[Journal Article] Multifrequency Electron Spin Resonance Using a High-Power Light Source Compact Gyrotron and Force-Detection System2023
Author(s)
Yuya Ishikawa, Hideyuki Takahashi, Akira Okutani, Kanata Hayashi, Tomonori Sano, Kouhei Hirozawa, Takero Ito, Shota Masuda, Eiji Ohmichi, Hitoshi Ohta, Yoshinori Tatematsu, Takayuki Asano, Hikomitsu Kikuchi, Yutaka Fujii, and Seitaro Mitsudo
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Journal Title
JPS Conf. Proc. Proc. 29th Int. Conf. Low Temperature Physics (LT29)
Volume: 38
Pages: 011192-1-6
Peer Reviewed
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[Presentation] Microwave Roasting-Leaching Assisted Nickel Extraction from Indonesian Nickel Laterite Ore2024
Author(s)
MUHAMMAD ALJALALI, Kohei Nakagawa, I Putu Abdi Karya, Alsan Ndita, La Ode Muhammad Darusman, La Agusu, Fumihiro Nishimura, Toyohiko Nishiumi, Takyuki Asano, Hikomitsu Kikuchi, Seitaro Mitsudo
Organizer
2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
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[Presentation] Characterization Indonesia Nickel Ore Using X-ray Analysis2023
Author(s)
Sulhajib, A J. Muhammad, I P. Abdi Karya, K. Nakagawa, A. Ndita, La Agusu, I. N. Sudiana, F. Nishimura, T. Nishiumi, T. Asano, H. Kikuchi and S. Mitsudo
Organizer
2023年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
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[Presentation] 低次元磁性体を対象とした極低温・高周波磁気共鳴装置の開発2023
Author(s)
石川裕也, 林哉汰, 高橋英幸, 山本孟, 福田昭, 古谷峻介, 廣澤康平, 伊藤丈朗, 光藤誠太郎, 浅野貴行, 菊池彦光, 立松芳典, Sergey Vasiliev, 大道英二, 太田仁, 藤井裕
Organizer
第33回日本MRS-J年次大会
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[Presentation] Nickel Extraction from Indonesian Nickel Lateritic Ore by Microwave Roasting-leaching Method2023
Author(s)
Al J. Muhammad, I P. Abdi Karya, K. Nakagawa, L. M. Darusman, A. Ndita, Sulhajib, La Agusu, I N. Sudiana, F. Nishimura, T. Nishiumi, T. Asano, H. Kikuchi, S. Mitsudo
Organizer
日本赤外線学会第32回研究発表会
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[Presentation] 二本足梯子格子Ca2Cu(OH)4[B(OH)4]2におけるESR局在モードの観測の可能性2023
Author(s)
林哉汰, 倉知豊, 石川裕也, 古谷峻介, 浅野貴行, 光藤誠太郎, 菊池彦光, 山本孟, 高橋英幸, 大道英二, 大久保晋, 太田仁, 藤井裕
Organizer
日本赤外線学会第32回研究発表会
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[Presentation] Roasting-Leaching Assisted Microwave Irradiation for Nickel Extraction2023
Author(s)
Al Jalali Muhammad, Kohei Nakagawa, I Putu Abdi Karya, Aslan Ndita, Sulhajib, La Ode Muhammad Darusman, I Nyoman Sudiana, L. Agusu, Fumihiro Nishimura, Toyohiku Nishiumi, Takayuki Asano, Hikomitsu Kikuchi, Seitaro Mitsudo
Organizer
International Conference on Sustainable Development of Coastal Area Resources Based on Local Wisdom
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of cryogenic and high-frequency magnetic resonance apparatus2023
Author(s)
Yuya Ishikawa, Kanata Hayashi, Hideyuki Takahashi Akira Fukuda, Kohei Hirozawa, Takero Ito, Seitaro Mitsudo, Takayuki Asano, Hikomitsu Kikuchi, Yoshinori Tatematsu, Sergey Vasiliev, Eiji Ohmichi, Hitoshi Ohta, Yutaka Fujii
Organizer
International Conference on Sustainable Development of Coastal Area Resources Based on Local Wisdom
Int'l Joint Research
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[Presentation] Microwave Assisted Leaching Nickel from Indonesian Nickel Lateritic2023
Author(s)
MUHAMMAD ALJALALI, I PUTU ABDI KARYA, LA ODE MUHAMMAD DARUSMAN, SULHAJIB, KOHEI NAKAGAWA, ASLAN NDITA, I NYOMAN SUDIANA, LA AGUSU, FUMIHIRO NISHIMURA, TOYOHIKO NISHIUMI, TAKAYUKI ASANO, HIKOMITSU KIKUCHI, SEITARO MITSUDO
Organizer
第84回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] 一次元系反強磁性体 Ca2Cu(OH)4[B(OH)4]2 における ESR 局在モードの観測2023
Author(s)
林哉汰, 倉知豊, 石川裕也, 古谷峻介, 浅野貴行, 光藤誠太郎, 菊池彦光, 山本孟, 高橋英幸, 大道英二, 大久保晋, 太田仁, 藤井裕
Organizer
第一回東西日本強磁場科学研究会（第十回西日本強磁場科学研究会）
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[Presentation] 一次元系反強磁性体henmiliteにおけるESR局在モードの観測2023
Author(s)
林哉汰, 倉知豊, 石川裕也, 古谷峻介, 浅野貴行, 光藤誠太郎, 菊池彦光, 山本孟, 高橋英幸, 大道英二, 大久保晋, 太田仁, 藤井裕
Organizer
日本物理学会第78回年次大会
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[Presentation] ESR and NMR studies of S = 1/2 low-dimensional antiferromagnet Ca2Cu(OH)4[B(OH)4]22023
Author(s)
Kanata Hayashi, Yutaka Kurachi, Yuya Ishikawa, Shunsuke C. Furuya, Takayuki Asano, Seitaro Mitsudo, Hikomitsu Kikuchi, Hajime Yamamoto, Hideyuki Takahashi, Eiji Ohmichi, Susumu Okubo, Hitoshi Ohta, Yutaka Fujii
Organizer
International Society of Magnetic Resonance 2023 (ISMAR2023)
Int'l Joint Research
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