2014 Fiscal Year Annual Research Report
配位の特異性を活用した機能性酸化物の創製
Publicly Offered Research
| Project Area | Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation |
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| Project/Area Number |
26106514
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤田 晃司 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50314240)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 遷移金属酸化物 / 高圧合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ぺロブスカイト酸化物ABO3では，Aサイトカチオンのイオン半径が小さくなると，BO6八面体回転に基づく構造不安定性が生じるが，研究代表者はこれを高圧合成により安定化させて特異配位環境を実現し，新物性・機能の創出を目指している。これまでの研究から，(1) ScFeO3のように，希土類イオンの中で最もイオン半径の小さなSc3+がAサイトを占有するとき，Scの配位数は6となり，ScO6八面体がFeO6八面体と面共有する結果，ぺロブスカイト派生のA3+B3+O3極性酸化物（LiNbO3型構造）が安定化されること，(2) MnCu3V4O12のように，イオン半径の小さい2種類の3d遷移金属元素（MnとCu）がAサイトで秩序化するとき，CuO4の平面四配位とMnO12の正20面体十二配位を有するぺロブスカイトが得られること，を見出している。
このような研究状況のもと，平成26年度は10GPa以上の超高圧条件を用いて物質探索し，LiNbO3型酸化物InFeO3とAサイト秩序型ペロブスカイト酸化物CuCu3V4O12等の新物質の合成に成功した。放射光X線回折測定，中性子回折測定，高角散乱環状暗視野走査透過顕微鏡（HAADF-STEM）観察などの構造解析に加えて，比熱や磁化測定から，前者はA3+B3+O3型の新規極性酸化物であり，後者は，小さなCu2+がAサイト正二十面体に内包された新規ラットリング化合物であることがわかった。
LiNbO3型酸化物InFeO3は室温で強磁性強誘電性を併せもつマルチフェロイック材料であり，スピントロニクス応用が期待される。Aサイト秩序型ペロブスカイトCuCu3V4O12ではラットリング由来のエキゾチックな物性発現が期待される。このため，これらの物質開発は基礎および応用の両面で意義がある。
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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
10GPa以上の超高圧条件を用いて物質探索した結果，順調に新物質の合成に成功しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
高温高圧下におけるその場X線回折測定により，物質探索のスピードを加速することが可能であり，この手法を併用してさらに新物質の合成に取り組む。
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[Journal Article] MnTaO2N: Polar LiNbO3-type Oxynitride with a Helical Spin Order2015
Author(s)
C. Tassel, Y. Kuno, Y. Goto, T. Yamamoto, C. M. Brown, J. Hester, K. Fujita, M. Higashi, R. Abe, K. Tanaka, Y. Kobayashi, and H. Kageyama
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 54
Pages: 516-521
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Room-Temperature Polar Ferromagnet ScFeO3 Transformed from a High-Pressure Orthorhombic Perovskite Phase2014
Author(s)
T. Kawamoto, K. Fujita, I. Yamada, T. Matoba, S. J. Kim, P. Gao, X. Pan, S. D. Findlay, C. Tassel, H. Kageyama, A. J. Studer, J. Hester, T. Irifune, H. Akamatsu and K. Tanaka
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 136
Pages: 15291-15299
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Inversion Symmetry Breaking by Oxygen Octahedral Rotations in the Ruddlesden-Popper NaRTiO4 Family2014
Author(s)
H. Akamatsu, K. Fujita, T. Kuge, A. S. Gupta, A. Togo, S. Lei, F. Xue, G. Stone, J. M. Rondinelli, Long-Qing Chen, I. Tanaka, V. Gopalan, and K. Tanaka
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Journal Title
Phys. Rev. Lett.
Volume: 112
Pages: 187602-(1-5)
DOI
Peer Reviewed
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