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アニオン置換を中心とした新規メリライト化合物の合成と物性制御

研究課題

研究課題/領域番号 16K05712
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 無機化学
研究機関北海道大学

研究代表者

土井 貴弘  北海道大学, 理学研究院, 助教 (20359483)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードメリライト / 複合アニオン化合物 / 低次元磁性 / 磁気秩序 / 磁気的相互作用 / 第一原理バンド計算 / 希土類元素 / 磁気フラストレーション / 構造相転移 / トポタクティック反応 / マルチフェロイック / 無機固体化学 / 結晶構造 / 磁性
研究成果の概要

特徴的な結晶構造と物性を併せもつメリライト型化合物を対象にして、合成と物性に関する研究を行った。その化学組成に対して、カチオンを置換する従来の方法に加えて、アニオン置換を合わせて行うことで、新物質を得ることに成功した。様々な測定を行い、その結晶構造と物性の関係性を明らかにした。特に磁気的性質に関しては、その特性や磁気的相互作用がアニオン置換の効果によって大きな変化を示すことを見いだした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新物質の探索は新たな有用な材料の発見だけでなく、新たな知識を得るという観点からも重要である。本研究では特徴的な結晶構造と物性を持つが、研究の立ち後れていたメリライト型化合物に注目し、カチオン/アニオンの置換による合成方法や、結晶構造、磁性を中心とした物性に関する多くの知見を得ることに成功した。特に磁気的性質に関して、アニオン置換により相互作用の強さを大きく変化させることを実験・計算の両面から明らかにし、新たな材料設計の指針にも繋がると期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 1件、 査読あり 14件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Universidad Complutense de Madrid/Universidad Politecnica de Madrid/Universidad de Zaragoza(スペイン)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Universidad Complutense de Madrid/Universidad Politecnica de Madrid/Universidad de Zaragoza(スペイン)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Magnetic properties of rare earth rhenium oxides <i>Ln</i><sub>3</sub>ReO<sub>7</sub> (<i>Ln</i> = Y, Er–Lu) with fluorite-related structure2018

    • 著者名/発表者名
      M. Inabayashi, Y. Doi, M. Wakeshima and Y. Hinatsu
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 126 号: 11 ページ: 920-924

    • DOI

      10.2109/jcersj2.18127

    • NAID

      120006585784

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 年月日
      2018-11-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase transitions of Sm<sub>3</sub>NbO<sub>7</sub>, (Sm<sub>1−</sub><i><sub>x</sub>Ln<sub>x</sub></i>)<sub>3</sub>NbO<sub>7</sub> (<i>Ln</i> = Nd, Eu) and Sm<sub>3</sub>TaO<sub>7</sub> with fluorite-related structure2018

    • 著者名/発表者名
      M. Inabayashi, Y. Doi, M. Wakeshima, and Y. Hinatsu
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 126 号: 10 ページ: 743-749

    • DOI

      10.2109/jcersj2.18054

    • NAID

      130007493507

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 年月日
      2018-10-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Properties of Praseodymium-containing Double Perovskites (Ba1-xSrx)2PrRuO62018

    • 著者名/発表者名
      Y. Endo, Y. Doi, and Y. Hinatsu
    • 雑誌名

      J. Solid State Chem.

      巻: 267 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2018.08.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multistep Development of the Hyperfine Fields in λ-(BEDT-STF)2FeCl4 Studied by Messbauer Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Fukuoka Shuhei、Sawada Masashi、Minamidate Takaaki、Matsunaga Noriaki、Nomura Kazushige、Ihara Yoshihiko、Kawamoto Atsushi、Doi Yoshihiro、Wakeshima Makoto、Hinatsu Yukio
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 9 ページ: 093705-093705

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.093705

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Studies on Eu3MO7 (M = Nb, Ta, Ir) with Fluorite-related Structure by 151Eu Mossbauer Spectroscopy and Magnetic Susceptibility Measurements2018

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hinatsu, Yoshihiro Doi, and Makoto Wakeshima
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 262 ページ: 224-228

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2018.03.024

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Crystal Structures and Magnetic Properties of Fluorite-related Compounds Ce3MO7 (M = Nb, Ta).2017

    • 著者名/発表者名
      Masaki Inabayashi, Yoshihiro Doi, Makoto Wakeshima, and Yukio Hinatsu
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 254 ページ: 150-154

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2017.07.022

    • NAID

      120006727583

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structures, magnetic properties, and DFT calculation of B-site defected 12L-perovskites Ba2La2MW2O12 (M = Mn, Co, Ni, Zn)2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Doi, Makoto Wakeshima, Keitaro Tezuka, Yue Jin Shan, Kenji Ohoyama, Sanghyun Lee, Shuki Torii, Takashi Kamiyama, and Yukio Hinatsu
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 29 号: 36 ページ: 3658021-11

    • DOI

      10.1088/1361-648x/aa7c9b

    • NAID

      120006517683

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Studies on phase transition temperature of rare earth niobates Ln3NbO7 (Ln = Pr, Sm, Eu) with orthorhombic fluorite-related structure.2017

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hinatsu and Yoshihiro Doi
    • 雑誌名

      Solid State Sciences

      巻: 68 ページ: 19-24

    • DOI

      10.1016/j.solidstatesciences.2017.04.004

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Interactions in Praseodymium Ruthenate Pr3RuO7 with Fluorite-related Structure2017

    • 著者名/発表者名
      M. Inabayashi, Y. Doi, M. Wakeshima and Y. Hinatsu
    • 雑誌名

      J. Solid State Chem.

      巻: 250 ページ: 100-106

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2017.03.025

    • NAID

      120006636184

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Interactions in Rhenium-containing Rare Earth Double Perovskites Sr2LnReO6 (Ln = Rare Earths)2017

    • 著者名/発表者名
      A. Nishiyama, Y. Doi and Y. Hinatsu
    • 雑誌名

      J. Solid State Chem.

      巻: 248 ページ: 134-141

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2017.02.006

    • NAID

      120006552860

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Properties of the Melilite-type Oxysulfide Sr2MGe2S6O: Magnetic Interactions Enhanced by Anion Substitution2017

    • 著者名/発表者名
      T. Endo, Y. Doi, M. Wakeshima, K. Suzuki, Y. Matsuo, K. Tezuka, T. Otsuki, Y. J. Shan and Y. Hinatsu
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 56 号: 5 ページ: 2459-2466

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.6b02505

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of new fluorite-related rare earth oxides LnLn'2MO7 (Ln, Ln' = rare earths; M = Nb, Sb, Ta), their structures and magnetic properties by calorimetry measurements.2017

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hinatsu and Yoshihiro Doi
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Analysis and Calorimetry

      巻: 127 号: 1 ページ: 749-754

    • DOI

      10.1007/s10973-016-5491-x

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Interactions in New Fluorite-related Rare Earth Oxides LnLn’2RuO7 (Ln, Ln’ = rare earths)2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Hinatsu and Y. Doi
    • 雑誌名

      J. Solid State Chem.

      巻: 239 ページ: 214-219

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2016.04.033

    • NAID

      120006484233

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Structures and Magnetic Properties of Iron Borates Containing Lanthanides Sr6LnFe(BO3)6 (Ln = La, Pr, Nd, Sm-Lu)2016

    • 著者名/発表者名
      H. Inoue, Y. Doi and Y. Hinatsu
    • 雑誌名

      J. Alloys and Compounds

      巻: 681 ページ: 115-119

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2016.03.227

    • NAID

      120006415986

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 三元系希土類アンチモナイドLn6MSb15 (M = Mn, Zn, In)の電子物性2018

    • 著者名/発表者名
      分島 亮、三塚 里穂、土井 貴弘、日夏 幸雄
    • 学会等名
      第34回 希土類討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Diverse structures of perovskite-type oxides containing rare earths, and their thermal and magnetic properties2018

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hinatsu, Yoshihiro Doi, Makoto Wakeshima
    • 学会等名
      The 12th European Symposium on Thermal Analysis and Calorimetry (ESTAC12)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 層状鉄オキシセレナイドの磁性2018

    • 著者名/発表者名
      杉本 陽慈、分島 亮、土井 貴弘、日夏 幸雄
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フレスノイト型化合物Ba2MnSi2O7Clの結晶構造と磁気的性質2018

    • 著者名/発表者名
      呉羽 美紀、土井 貴弘、遠堂 敬史、分島 亮、日夏 幸雄
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 新規メリライト型複合金属酸化物の優れた酸素発生反応触媒活2018

    • 著者名/発表者名
      小川 哲志、鈴木 健太、齋藤 美和、土井 貴弘、本橋 輝樹
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フレスノイト型化合物Ba2MnSi2O7Clの結晶構造と磁気的性質2018

    • 著者名/発表者名
      呉羽 美紀、土井 貴弘、遠堂 敬史、分島 亮、日夏 幸雄
    • 学会等名
      平成30年度 日本セラミックス協会 東北北海道支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 新規メリライト型複合酸化物の合成と酸素還元/発生反応触媒活性2018

    • 著者名/発表者名
      小川 哲志、齋藤 美和、鈴木 健太、土井 貴弘、本橋 輝樹
    • 学会等名
      電気化学会第85回大会(2018年3月9-11日 東京)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト関連化合物Ba2La2MW2O12(M: 遷移金属)の結晶構造と磁気的性質2017

    • 著者名/発表者名
      土井 貴弘、日夏 幸雄
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2016年年会
    • 発表場所
      日本大学駿河台キャンパス( 東京都千代田区)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ダブルペロブスカイトBa2PrRuO6のBaサイトのSr置換による構造と磁性への影響2017

    • 著者名/発表者名
      遠藤 雄人、分島 亮、土井 貴弘、日夏 幸雄
    • 学会等名
      第55回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
    • 年月日
      2017-01-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] フルオライト派生化合物Pr3RuO7へのイオン置換による結晶構造、磁気的性質の変化2017

    • 著者名/発表者名
      稲林将来、分島 亮、土井 貴弘、日夏 幸雄
    • 学会等名
      第55回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
    • 年月日
      2017-01-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 低次元構造を持つPbMn2Ni6Te3O18型化合物の新規合成と物性評価2017

    • 著者名/発表者名
      溝口 誠祥、土井 貴弘、分島 亮、日夏 幸雄
    • 学会等名
      第56回セラミックス基礎科学討論会(2017年1月11-12日 つくば)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 新規6L-ペロブスカイトBa3LnMn2O9-δ(Ln =ランタノイド)の結晶構造と磁気的性質2017

    • 著者名/発表者名
      渡邊 悠香、土井 貴弘、分島 亮、日夏 幸雄
    • 学会等名
      平成29年度 日本セラミックス協会 東北北海道支部研究発表会(2017年11月1-2日 仙台)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 遷移金属ホウ酸塩SnM(BO3)2(M = 遷移金属)の合成と構造および磁気的性質2017

    • 著者名/発表者名
      峯田 和弥、土井 貴弘、分島 亮、日夏 幸雄
    • 学会等名
      平成29年度 日本セラミックス協会 東北北海道支部研究発表会(2017年11月1-2日 仙台)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 12LペロブスカイトBa4LnMn3O12-δ (Ln = Y, ランタノイド)中のMn3O12トライマーの磁気的性質2017

    • 著者名/発表者名
      西山 篤秀、土井 貴弘、分島 亮、日夏 幸雄
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第30回秋季シンポジウム (2017年9月19-21日 神戸)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Specific heat and Mossbauer spectra of double perovskites containing both rare earth and osmium.2017

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hinatsu, Yoshihiro Doi, and Makoto Wakeshima
    • 学会等名
      The International Conference on the Applications of the Mossbauer Effect (ICAME 2017) (2017年9月3-8日 Saint Petersburg, Russia)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetism and magnetocaloric Effect of Gd0.5R0.5CrO4 and EuR2O4 (R = rare earth)2017

    • 著者名/発表者名
      Regino Saez-Puche, Julio Romero, Jose Manuel Gallardo, Antonio Dos santos-Garcia, Elias Palacios, Miguel Castro, Ramon Burriel, Yoshihiro Doi, and Yukio Hinatsu,
    • 学会等名
      XXVI International Materials Research Congress 2017 (IMRC 2017)(2017年8月20-25日 Cancun, Mexico)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Studies on phase transitions of rare earth niobates with orthorhombic fluorite-related structure.2017

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hinatsu and Yoshihiro Doi
    • 学会等名
      1st Journal of Thermal Analysis and Calorimetry Conference and 6th V4 (Joint Czech-Hungarian-Polish-Slovakian) Thermoanalytical Conference(2017年6月6-9日 Budapest, Hungary)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 12Lペロブスカイト型酸化物Ba4RMn3O12-d(R = Rare earths)の合成と結晶構造、磁気的性質2017

    • 著者名/発表者名
      西山 篤秀、土井 貴弘、日夏 幸雄
    • 学会等名
      第33回希土類討論会 (2017年5月15-16日 鳥取)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Magnetocaloric Effect in EuR2O4 and RCrO4 (R = rare earth) Oxides.2016

    • 著者名/発表者名
      Regino Saez-Puche, Julio Romero, Antonio J. Dos santos-Garcia, Elias Palacios, Miguel Castro, Ramon Burriel, Yoshihiro Doi, Yukio Hinatsu
    • 学会等名
      1st Caribbean Conference on Functional Materials (CARIBMAT 2016)
    • 発表場所
      サントドミンゴ(ドミニカ共和国)
    • 年月日
      2016-11-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダブルペロブスカイト(Ba1-xSrx)2PrRuO6の結晶構造および磁気的性質2016

    • 著者名/発表者名
      遠藤 雄人、土井 貴弘、分島 亮、日夏 幸雄
    • 学会等名
      平成28年度 日本セラミックス協会 東北北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学フロンティア応用科学研究棟(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-10-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍石関連化合物Pr3Ru1-xTaxO7および (Pr1-xYx)3RuO7の結晶構造と磁気的性質2016

    • 著者名/発表者名
      稲林 将来、土井 貴弘、分島 亮、日夏 幸雄
    • 学会等名
      平成28年度 日本セラミックス協会 東北北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学フロンティア応用科学研究棟(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-10-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 新規PbMn2Ni6Te3O18型化合物の合成と結晶構造、磁気的性質2016

    • 著者名/発表者名
      溝口 誠祥、土井 貴弘、日夏 幸雄
    • 学会等名
      平成28年度 日本セラミックス協会 東北北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学フロンティア応用科学研究棟(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-10-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Structures and Magnetic Properties of 12-Layered Perovskites Ba4LnM3O12 (Ln = rare Earths; M = Ru, Ir)2016

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hinatsu, Yoshihiro Doi, and Makoto Wakeshima
    • 学会等名
      Challenges and Prospects for Solid State Chemistry (CPSSC 16)
    • 発表場所
      セビリア(スペイン)
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規ゴーデフロイアイト型ホウ酸塩の結晶構造と磁気的性質2016

    • 著者名/発表者名
      井上 博貴、土井 貴弘、日夏 幸雄
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第29回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス(広島県東広島市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 12R-ペロブスカイトBa4LnMn3O12-δの結晶構造と磁気的性質2016

    • 著者名/発表者名
      西山 篤秀、土井 貴弘、日夏 幸雄
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第29回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス(広島県東広島市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Magnetic ordering of divalent europium in double perovskites Eu2LnTaO6 (Ln = rare earths).2016

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hinatsu, Yoshitaka Misawa, and Yoshihiro Doi
    • 学会等名
      Rare Earths 2016
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystal Structures and Magnetic Properties of Perovskite-Related Oxides Containing Rare Earths.2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Doi
    • 学会等名
      Rare Earths 2016
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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