2015 Fiscal Year Research-status Report
超高圧合成法による水銀を含む白金酸化物の新物質探索と物性開拓
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26410106
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山本 文子 芝浦工業大学, 公私立大学の部局等, 教授 (50398898)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 高圧合成 / 無機固体化学 / 物性化学 / 結晶構造 / 水銀複合酸化物 / 白金複合酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、「超高圧を用いて可能な限りすべての水銀含有白金酸化物を合成し、その組成制御によって特徴のある物性や機能を引き出す」ことである。水銀(Hg)は、固体中で多様な結合状態を示すユニークな元素であるにも関わらず、その高揮発性や毒性のた
め、Hg 含有酸化物の探索研究は十分行われておらず、開拓の余地が大きい。今回、スピン軌道相互作用が強い5d 遷移金属で、かつ、2価と4価をとりうる白金(Pt)に焦点を絞り、超高圧下でのみ合成可能な Hg-Pt-O 系新物質の集中的な合成および物性開拓に取り組ん
でいる。具体的にはHg以外の2価典型金属(A=Cd,Ca)と白金の酸化物で報告されている４化合物(1)APt3O6, (2) APt3O4, (3) APt2O4, (4)A2Pt3O8 についてAをHgに置換することに取り組んでいる。(1)に関して、CdPt3O6と同構造のHgPt3O6を得ることができた。一方、(2)-(4)に関しては、現時点で当初目的とした化合物の安定化は図られていない。
(1)の粉末X線回折像の解析および走査型電子顕微鏡付属のエネルギー分散型Ｘ線分析器による組成分析の結果、Hgには、欠損型の不定比性（Hg1-xPt3O6(x=0-0.2))があることが明らかになった。これはCdPt3O6には見られるが、CaPt3O6には見られない現象である。さまた、電気抵抗率の温度依存性の測定から、x＝０の場合、伝導特性は半導体的で、熱活性型と仮定した解析から得られたエネルギーギャップは0.02eVと非常に小さかった。CdPt3O6よりも格子定数が大きいにも関わらず、抵抗率の絶対値もギャップも小さくなっている点は興味深い。今後、圧力の印加やHgサイトの置換で金属に変化する可能性が高く、発展性が期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の進捗状況はやや遅れているといえる。その主な理由は、研究代表者が前年度に理化学研究所から芝浦工業大学へ異動し、研究環境が変化したことである。加えて、本研究の遂行に必要な主たる装置である高圧合成装置の移設が、設置場所の確保および予算執行の都合で本年度４月になってしまい、結果的に昨年度後半は全く実験ができない状況に陥ってしまった。大学の方も徐々に研究環境を整えるべく努力しているので、本年度は研究をさらに推進させたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、以下の方針に基づき研究を推進することで、当初の目的を実現させたい。(1)HgPt3O6に関しては、Hgの不定比量と結晶構造、および物性、特に導電率の関係を定量的に明らかにしたい。また、HgサイトのTl置換、Bi置換を行って、キャリア量を変化させ、物性制御を行いたい。さらに、連携研究者とも議論し、構造の精密化および理論計算と実験の整合性の検証などをすすめたい。しかしながら、当初目的としていた化合物(2)-(4)については、AサイトがHgのみのでは安定条件の特定が困難な可能性も高い。そのため、同組成のCdおよび Ca白金酸化物の合成を我々の実験環境で行い、その条件を確定してから、徐々にHgの置換分率を増やしていくことで合成条件の最適化を図りたい。そして、最終的にHgのみの白金酸化物が得られる様にしていきたい。また、目的物質のみに限らず、広く新しい構造、組成の物質の探索を進めるべく、HgとPtの比を固定した上で、Pt2価と４価の比を決める酸素の出発組成、合成圧力、焼成温度を網羅的に変化させて、既存、未知を問わず、何が安定に出現するかのマップを作っていく。その中で組成や構造的に興味深い新化合物が得られれば、その周辺を詳細に調べたい。
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| Causes of Carryover |
研究代表者が前年度に理化学研究所から芝浦工業大学へ異動し、本研究の遂行に必要な主たる装置である高圧合成装置の移設が、設置場所の確保および予算執行の都合で本年度４月になってしまった。その結果、昨年度後半は全く実験ができない状況に陥ってしまい、消耗品を中心に研究費に残額が生じた。本年度は逆に、大学での研究環境を整えるために、研究費の使用が必要になると考えている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
新しい研究室で、本研究課題を遂行するため、試薬、高純度ガスなどの消耗品を購入する予定である。また、大学では学生も研究に参加することになったため、合成に関係する器具などを揃える必要がある。さらに、高圧合成化学の研究情報収集と研究情報交換のための海外学会参加も計画している。
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