2015 Fiscal Year Research-status Report
ぺロブスカイトを基本構造に持つ希土類複合酸化物の結晶構造とその磁気的性質
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26410062
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
日夏 幸雄 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70271707)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 希土類 / ぺロブスカイト / 結晶構造 / 磁気的性質 / レニウム / ルテニウム / イリジウム / フェリ磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ぺロブスカイト型酸化物ABO3の物性を決定するBサイトに希土類（4f電子系）とサイズの小さなレニウム(5d電子系)を組み合わせた複合酸化物Sr2LnReO6(Ln = Y, Tb-Lu)を単相で新規合成した。レニウムと希土類はBサイトでNaCl型に構造秩序していることをＸ線回折測定より明らかにした。磁化率、比熱測定から希土類がY, Tb, Dy, Yb, Lu化合物では 低温(2.5-100 K)で反強磁性転移していること、そのほかの化合物は、1.8Kまで常磁性挙動を示すことを見出した。磁気比熱から磁気エントロピーを算出し、この磁気転移にはレニウムと希土類のスピンが関与していることを定量的に示した。
さらに本年度は、トリプルぺロブスカイトBa3LnM2O9 (Ln = 希土類、M = Ru, Ir)の構造とその磁気的性質の解明にも取り組んだ。結晶構造はLnO6八面体とM2O9ダイマーが交互に配列した6層ぺロブスカイト構造をとることがわかった。MサイトにRu, Irどちらも含むBa3Nd(Ru1-xIrx)2O9 (x = 0-1)の合成にも成功し、その結晶構造は、Irの置換割合を増やすとx = 0.8を境に六方晶から単斜晶に変化することがわかった。磁気的性質は両端組成の x = 0, 1ではフェリ磁性だが、固溶により強磁性磁気モーメントが減少し、x = 0.5でフェリ磁性が最も弱くなった。これは(Ru/Ir)2O9ダイマーとNdの4f電子の磁気的相互作用が変化したことによると考えられる。
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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
研究はおおむね順調に進んでおり、その成果を論文発表の形まで進めることができた。しかし、研究用原子炉（茨城県東海村にある日本原子力研究開発機構に設置されている全国大学共同施設）が平成２７年度も稼動しなかったので、中性子回折実験を行うことができず、Ｘ線回折測定と相補的に使用した構造解析、また磁気構造の測定と解析を行うことができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の結果、経験をもとに、遷移金属として、ロジウム、パラジウム（４ｄ電子系）を選び、これと希土類元素がオーダリングした秩序化ペロブスカイト化合物の新規合成を試みる。B元素、B'元素が構造的にオーダリングする場合、しない場合について、その原因を結晶化学の視点から考察する。その結果をもとに、Aサイトに入る元素をアルカリ土類金属（+2価）だけでなく、アルカリ金属（+1価）、Ga、Laなど＋３価をとる金属元素を入れることで、Bサイトに入る金属元素の酸化状態を変えた化合物について、検討する。
平成27年度と同様、Ｘ線回折、中性子回折、磁化率、比熱等の測定を行い、合成した新規化合物の結晶構造、電子構造、磁気的性質を主とした物性を測定・解析し、ｄ-ｆ混合電子系の示す新しい物性の探索を行なう。
さらに、必要に応じ、メスバウア分光測定、電子スピン共鳴（ESR）測定を行い、Bサイトイオンの内部磁場、結晶電場、化学的環境に関する知見を得る。磁性イオンの局所構造、およびその磁性イオンと周りとの磁気的挙動を明らかにするためには、メスバウア分光測定は有効な研究手段であり、希土類元素については151Euを、また遷移金属については57Feを、磁性イオンサイトにドープし、局所構造に関する情報を得る。
また、得られた成果を国内、国外の学会で積極的に発表する。
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| Causes of Carryover |
研究を遂行する上で欠かせられない液体ヘリウム代を、平成27年度は他の財源から支出することができ、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
磁化率測定装置、比熱測定装置、メスバウア分光測定装置、いずれもその稼動には多量の液体ヘリウムを消費するので、平成28年度の液体ヘリウム代として使用する。
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Research Products
(12 results)
