2012 Fiscal Year Research-status Report
Ｐｒ－Ｃａ－Ｃｏ－Ｏ系で発現する特異な金属・絶縁体－スピン状態同時転移機構の解明
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24540355
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
内藤 智之 岩手大学, 工学部, 助教 (40311683)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤代 博之 岩手大学, 工学部, 教授 (90199315)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | コバルト酸化物 / スピン状態転移 / 金属・絶縁体転移 / X線吸収分光 |
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| Research Abstract |
(Pr1-yREy)0.7Ca0.3CoO3(REは希土類元素)では3価のコバルトイオンのスピン状態転移にともなって金属・絶縁体転移が生じる。この同時転移を誘起すると考えられているPrイオンの価数変化を様々なRE置換試料(RE＝Y, Sm, Eu, Tb)について調べた。SPring-8の放射光X線を用いてX線吸収分光実験(ビームラインBL01B1)を実施した。全ての試料で温度を下げていくと転移を跨いでPrイオンの一部が3価から4価に変化した。Prイオンの価数変化は置換したRE種に依らず転移温度よりも高温から始まることが分かった。また、Prイオンの平均価数の変化量は転移温度の増加とともに大きくなる傾向を示したがこの原因については明らかになっていない。この転移はPrとCaを含む場合にのみ現れることから、Prイオンの必要性を明らかにするために置換したREイオンの価数変化の有無を調べた。その結果、Y, Sm, Euは価数変化しなかったが、Tbイオンのみ一部が3価から4価へ変化していることを見出した。ただし変化量はPrに比べて非常に小さかった。そこでPrを含まない(Tb1-yREy)0.7Ca0.3CoO3を作製して同時転移の観測を試みたが、現時点では観測できていない。また、転移が無い試料においてはPrイオンの価数変化が生じないことを確認した。従って、現時点ではこの転移にはPrイオンの存在とその価数変化が不可欠であると結論できる。一方、Coイオンの平均価数も調べたが有為な変化は見出されなかった。吸収測定による観測は困難と判断し、2013年度にSPring-8のビームラインBL39XUにおいて蛍光X線によりCoイオンの平均価数の温度依存性を明らかにする予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度の目標として掲げていたPrイオンの価数変化の詳細については明らかにすることができたが、もう一つの目標である転移に必要な3価のCoイオンの臨界量を明らかにすることが出来なかったことから上記の達成度とした。
ただし、Tbイオンの価数変化を見出すなど新たな知見が得られ、それに伴い次年度以降に実施予定であったPrを含まない(Tb1-yREy)0.7Ca0.3CoO3において転移の有無の探索を前倒しで実施するなど一定程度の成果は上げることが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
SPring-8のビームラインBL39XUにおいて蛍光X線実験からCoイオンの平均価数の温度依存性を測定し、この転移を引き起こす3価のコバルトイオンの臨界量を明らかにする。
超音波を用いた弾性定数測定から格子系の振る舞いを明らかにし、これまでに得ているPrイオンの価数変化との相関を明らかにして転移のメカニズム解明に繋げる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
(Pr1-yREy)0.7Ca0.3CoO3(REは希土類元素)で発現する金属・絶縁体－スピン状態転移が磁場によって抑制されることが分かっている。この起源を明らかにするために磁場中におけるPrおよびCoイオンの価数変化をSPring-8のビームラインBL39XUで測定する予定であったが、2012年度後期申請が不採択となったため次年度に繰り越す研究費が生じた。2013年度はビームラインBL01B1におけるPr以外のRE元素の価数変化測定の実験と本来2012年度に実施予定であった上記のBL39XUにおける実験の2つの申請課題が採択になった。繰り越した研究費は2013年度請求の研究費と合わせて、これら出張実験に関わる費用(旅費やビームライン使用料等)に使用する。
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