| 研究課題/領域番号 |
09640680
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機能・物性・材料
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
庄野 安彦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80013481)
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| 研究分担者 |
阿藤 敏行 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40241567)
草場 啓治 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60186385)
菊地 昌枝 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (00005951)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1998
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| 研究課題ステータス |
完了 (1998年度)
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| 配分額 *注記 |
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
1998年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1997年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
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| キーワード | 高圧合成 / BiM_nO_3 / ペロフスカイト / 強磁性 / 結晶構造解析 / 中性子回折 / Tl系銅酸化物 / 超伝導 / BiMnO_3 / 孤立電子対 / ヤーンテラー歪 / 衝撃圧縮 / 酸化物 / ペロブスカイト / 誘電体 |
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| 研究概要 |
本研究では、強磁性、超伝導、強誘電性など興味ある物性を示す可能性をもつ新しいぺロフスカイト構造の遷移金属酸化物を高圧合成法により得ることを目的とした。主要な結果を以下にまとめる。
ペロフスカイト構造のBiMnO_3は高圧合成により得られ、T_c=105Kの強磁性を示す。Bi_<1-x>Sr_xMnO_3固溶体では、Sr固溶量の増加に伴い、電気抵抗は減少するものの金属的伝導は示さず、磁気モーメントはかえって減少し、x=0.4附近で強磁性が消失することが明らかとなり、いわゆる二重交換相互作用により、金属化と共に強磁性が発現するLa_<1-x>Sr_xMnO_3と著しい対照を示す。興味あることに、BiMnO_3で見られた三斜晶歪みは、xの増加と共に減少し、単斜晶を経て、正方晶に変化する。BiMnO_3の結晶構造解析は、粉末試料の中性子回折によることとし、原研3号炉に設置された高能率中性子回折装置HERMESを用い、回折データを収集した。あらかじめ電子回折によって求められた単斜晶の単位格子とC2の空間群をもとに、リートベルト法による構造解析を行った。その結果、Bi原子が正規の12配位位置から著しく偏っていること、MnO_6八面体はいずれも一軸方向に伸びており、その配列はLaMnO_3の場合とは異なっていることが明らかになった。これらの解析結果は、BiMnO_3の結晶歪の原因がBi^<3+>の6s^2孤立電子対の分極とMn^<3+>のヤーンテラー歪にあること、強磁性は、Mn^<3+>のe_g空軌道の規則的配列による強磁性超交換相互作用が卓越し、しかも比較的一様に分布しているためと説明される。
Tl系銅酸化物の高圧合成を試み、常圧下の固相反応法では得られない新しい物質TlSr_2Ca_2Cu_3O_yおよびTlSr_2Ca_3Cu_4O_yをそれぞれ2.5GPa、1000℃、1.5GPa、および950℃の条件で得た。超伝導臨界温度はそれぞれ97Kおよび90Kであった。この系の合成では、SrとCaの秩序配列に長時間を要するため、Tlの蒸発を抑制できる高圧合成法が有利なことを示した。
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