複合機能性層状コバルト酸化物の設計開発:熱電変換素子及び燃料電池電極材料への応用

• Project/Area Number: 04J01600
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Inorganic chemistry
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 石渡 晋太郎 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 層状コバルト酸化物 / 熱電変換 / 巨大磁気抵抗 / 強磁性 / 酸化物エレクトロニクス / ゼーベック係数 / 結晶構造解析 / マンガン酸化物 / 磁気フラストレーション / コバルト酸化物 / フラストレーション / 巨大磁気抵抗効果

Research Abstract

まず、層状ミスフィット型コバルト酸化物[Sr_2O_<2-d>]_pCoO_2の単結晶試料を用いた磁気抵抗、ホール抵抗、ゼーベック係数の測定を行い、他のミスフィット型コバルト酸化物と比較を行うことで、ミスフィット比pと室温でのゼーベック係数が正の相関をもつことを見いだした(J.Phys.Soc.Jpn.75,`104716(2006))。これは層状コバルト酸化物の熱電変換材料としての性能向上につながる重要な研究成果だと言える。次に、ペロブスカイト型コバルト酸化物Sr_<1-x>A_xCoO_<3-d>(A : Lanthanides)が示す室温強磁性(T_c=360K)の起源を解明するため、SPring-8の高田らのグループと共同で放射光X線回折実験を行い、精密な結晶構造解析を行った。その結果、500K近傍で酸素欠損の秩序化が起こり、360Kでの強磁性転移と同時にスピン状態・軌道秩序が起きている可能性が示唆された。この結果は現在Phys.Rev.Lett.へ投稿中である。最後に、新規六方晶型層状コバルト酸化物SrCO_<12>O_<19>の単結晶試料を、京大化研高野研究室の高圧装置を用いて作製することに成功し、寺崎研究室にて巨大負磁気抵抗を示すことを見いだした。この物質は、六回対称軸と平行に数テスラの磁場がかかると、抵抗が100倍以上減少(コバルト酸化物としては最大)する大変興味深い系で、コバルト酸化物のもつ新しいエレクトロニクス材料としての可能性をさらに押し広げたと言える。

Research Products

• [Journal Article] Transport Properties of Misfit-layered Cobalt Oxide[Sr_2O_<2-d>]_<0.53>CoO_2 (2006)
  • Author(s): Shintaro Ishiwata et al.
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan 75 Pages: 104716-104716
• [Journal Article] ^<59>Co-NMR Probe for Stepwise Magnetization and Magnetotransport in SrCo_6O_<11> with Metallic Kagome Layer and Triangular Lattice with Local Moments (2006)
  • Author(s): H.Mukuda, Y.Kitaoka, S.Ishiwata, et al.
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan 75 Pages: 94715-94715
• [Journal Article] High-Pressure Synthesis and Structure of SrCo_6O_<11> : Pillared Kagome Lattice System with a 1/3 Plateau in Magnetization (2005)
  • Author(s): S.Ishiwata et al.
  • Journal Title: Chemistry of Materials 17 Pages: 2789-2791
• [Journal Article] Pressure/temperature/substitution-induced melting of A-site charge disproportionation in Bil-xLaxNiO3 (0<=x<=0.5) (2005)
  • Author(s): S.Ishiwata et al.
  • Journal Title: Physical Review B 72 Pages: 45104-45104
• [Journal Article] Room-temperature ferromagnetism in Sr1-xYxCoO3-delta (0.2<x<0.25) (2005)
  • Author(s): W.Kobayashi, S.Ishiwata et al.
  • Journal Title: Physical Review B 72 Pages: 104408-104408
• [Journal Article] Transport Properties of Magnetic Metal SrCo_6O_<11>
  • Author(s): Shintaro Ishiwata et al.
  • Journal Title: Journal of Magnetism and Magnetic Materials (印刷中)
• [Journal Article] Transport Properties of a Single Crystal of Misfit-Layered Cobaltate with Double RS-type Sr-O layers
  • Author(s): Shintaro Ishiwata et al.
  • Journal Title: Physica C (印刷中)
• [Journal Article] Neutron Diffraciton Study of a Layered Cobalt Oxide SrCo_6O_<11>
  • Author(s): T.Saito, A.Williams, J.P.Attfield, T.Wuernisha, T.Kamiyama, S.Ishiwata, et al.
  • Journal Title: Journal of Magnetism and Magnetic Materials (印刷中)
• [Journal Article] Structure and Magnetic properties of Hollandite Ba_<1.2>Mn_8O_<16>
  • Author(s): S.Ishiwata et al.
  • Journal Title: Journal of Physics : Condensed Matter (印刷中)