常温で導電体から絶縁体へ急変するスレーター材料の研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25289233
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 山浦 一成 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, 主席研究員 (70391216)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻本 吉廣 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, 主任研究員 (50584075)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 強相関機能性材料 / ペロブスカイト / 高圧合成

Outline of Annual Research Achievements

本年度は2重ペロブスカイト型酸化物に焦点を絞り、その基礎特性、電子状態の検討を深めた。３ｄ不対電子を持つニッケルと５ｄ不対電子を持つオスミウムが秩序化した2重ペロブスカイト型酸化物（Ba2NiOsO6）は、通常の固相反応法で合成すると、六方晶系の結晶構造を持つが、同一組成のまま6万気圧下で合成すると、結晶の対称性が変化して立方晶系の結晶構造に持つようになる。この結晶構造変化を、一連のスレーター材料の研究過程で、ほぼ偶発的に見出したため、この新規高密度相（Ba2NiOsO6）の局所構造の精密化と電荷分布を明確にすることを目指して、スプリング８、BL15（放射光Ｘ線回折実験）と台湾シンクロトロン放射線研究センター（X線吸収分光実験）で解析実験を実施した。
その結果、高密度相の結晶構造は立方晶の空間群（Fm-3m）で特徴づけられることが明確になった。またニッケル/オスミウムの配位環境に歪みがないことも判明した。さらに、遷移金属の価数状態は、ニッケル２価、オスミウム６価であることが明確になった。これらの実験と並行に、磁気的な性質として、低温でメタ磁性が観測されたため、現在、第一原理計算を含む理論的な考察を深めている。しかしながら磁気転移温度自体は１００K程度以下とかなり低いため、直接的に室温応用を目指す材料シーズとして展開することは難しいと考えている。さらに磁性に関する研究を深め、そのメタ磁性の機構を明らかにして、今後の材料設計の指針の拡充に役立たせることを検討している。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] オークリッジ国立研究所(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: オークリッジ国立研究所
• [Int'l Joint Research] シドニー大(オーストラリア)
  • Country Name: AUSTRALIA
  • Counterpart Institution: シドニー大
• [Int'l Joint Research] オックスフォード大(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: オックスフォード大
• [Int'l Joint Research] マックスプランク研究所(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: マックスプランク研究所
• [Journal Article] Short review of High-pressure crystal growth and magnetic and electrical properties of solid-state osmium oxides (2016)
  • Author(s): K. Yamaura
  • Journal Title: Journal of Solid State Chemistry Volume: 236 Pages: 45-54
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2015.06.037
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High-Pressure Synthesis, Crystal Structure, and Magnetic Properties of Sr2MnO3F: A New Member of Layered Perovskite Oxyfluorides (2016)
  • Author(s): Y. Su, Y. Tsujimoto, Y. Matsushita, Y. Yuan, J. He, and K. Yamaura
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 55 Pages: 2627-2633
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5b02984
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Progress in nonmagnetic impurity doping studies on Fe-based superconductors (2016)
  • Author(s): J. Li, Y.-F. Guo, Z.-R. Yang, K. Yamaura, E. Takayama-Muromachi, H.-B. Wang, and P.-H. Wu
  • Journal Title: Superconductor Science and Technology Volume: 29 Pages: 053001-1-32
  • DOI: 10.1088/0953-2048/29/5/053001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phase transitions in strontium perovskites. Studies of SrOsO3 compared to other 4d and 5d perovksites (2016)
  • Author(s): B. J. Kennedy, M. Avdeev, H. L. Feng, and K. Yamaura
  • Journal Title: Journal of Solid State Chemistry Volume: 237 Pages: 27-31
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2016.01.013
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High-pressure synthesis, crystal structure, and magnetic properties of 5d double perovskite oxides Ca2MgOsO6 and Sr2MgOsO6 (2015)
  • Author(s): Y. Yuan, H. L. Feng, M. P. Ghimire, Y. Matsushita, Y. Tsujimoto, J. He, M. Tanaka, Y. Katsuya, and K. Yamaura
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 54 Pages: 3422-3431
  • DOI: 10.1021/ic503086a
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structure and cation distribution in perovskites with small cations at the A site: the case of ScCoO3 (2015)
  • Author(s): W. Yi, I. A. Presniakov, A. V. Sobolev, Y. S. Glazkova, Y. Matsushita, M. Tanaka, K. Kosuda, Y. Tsujimoto, K. Yamaura, and A. A. Belik
  • Journal Title: Science and Technology of Advanced Materials Volume: 16 Pages: 024801-1-9
  • DOI: 10.1088/1468-6996/16/2/024801
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High-pressure synthesis, crystal structure and magnetic properties of TlCrO3 perovskite (2015)
  • Author(s): W. Yi, Y. Matsushita, Y. Katsuya, K. Yamaura, Y. Tsujimoto, I. Presniakov, A. Sobolev, I. Glazkova, Y. Lekina, N. Tsujii, S. Nimori, K. Takehana, Y. Imanaka, and A. Belik
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 44 Pages: 10785-10794
  • DOI: 10.1039/C4DT03823A
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fragility of ferromagnetic double exchange interactions and pressure tuning of magnetism in 3d-5d double perovskite Sr2FeOsO6 (2015)
  • Author(s): L. S. I. Veiga, G. Fabbris, M. v. Veenendaal, N. M. Souza-Neto, H. L. Feng, K. Yamaura, and D. Haskel
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 91 Pages: 235135-1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.91.235135
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Size dependence of structural, magnetic, and electrical properties in corundum-type Ti2O3 nanoparticles showing insulator–metal transition (2015)
  • Author(s): Y. Tsujimoto, Y. Matsushita, S. Yu, K. Yamaura, and T. Uchikoshi
  • Journal Title: Journal Of Asian Ceramic Societies Volume: 3 Pages: 325-333
  • DOI: 10.1016/j.jascer.2015.06.007
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Growth, structural, optical, electrical and mechanical studies on urea phthalic acid single crystals (2015)
  • Author(s): K. Sathishkumar, J. Chandrasekaran, Y. Matsushita, A. Sato, C. I. Sathish, K. Yamaura, and B. Babu
  • Journal Title: Optik (Stuttgart) Volume: 126 Pages: 981-986
  • DOI: 10.1016/j.ijleo.2015.02.079
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Experimental observation of multiple-Qstates for the magnetic skyrmion lattice and skyrmion excitations under a zero magnetic field (2015)
  • Author(s): M. Nagao, Y.-G. So, H. Yoshida, K. Yamaura, T. Nagai, T. Hara, A. Yamazaki, and K. Kimoto
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 92 Pages: 140415-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.140415
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High upper critical fields of superconducting Ca10(Pt4As8)(Fe1.8Pt0.2As2)5 whiskers (2015)
  • Author(s): J. Li, G. Zhang, W. Hu, Y. Huang, M. Ji, H.-C. Sun, X.-J. Zhou, D.-Y. An, L.-Y. Hao, Q. Zhu, J. Yuan, K. Jin, H.-X. Guo, D. Fujita, T. Hatano, K. Yamaura, E. Takayama-Muromachi, H.-B. Wang, P.-H. Wu, J. Vanacken, and V. V. Moshchalkov
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 106 Pages: 262601-1-5
  • DOI: 10.1063/1.4923216
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Local destruction of superconductivity by non-magnetic impurities in mesoscopic iron-based superconductors (2015)
  • Author(s): J. Li, M. Ji, T. Schwarz, X. Ke, G. Van Tendeloo, J. Yuan, P. J. Pereira, Y. Huang, G. Zhang, H.-L. Feng, Y.-H. Yuan, T. Hatano, R. Kleiner, D. Koelle, L. F. Chibotaru, K. Yamaura, H.-B. Wang, P.-H. Wu, E. Takayama-Muromachi, J. Vanacken, and V. V. Moshchalkov
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Pages: 7614-1-6
  • DOI: 10.1038/ncomms8614
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] High-pressure and high-temperature synthesis of superconducting materials and related materials (2016)
  • Author(s): K. Yamaura
  • Organizer: Electronic Materials and Applications 2016
  • Place of Presentation: Orlando, Florida USA
  • Year and Date: 2016-01-20 – 2016-01-22
  • Int'l Joint Research / Invited