ナノ多面体クラスタSi20およびGe20系超伝導体

• 研究課題/領域番号: 17038001
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 谷垣 勝己 東北大学, 大学院理学研究科, 教授 (60305612)
• 研究分担者: 熊代 良太郎 東北大学, 高等教育開発推進センター, 助手 (00396417)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円); 2006年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2005年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
• キーワード: クラスレート / フォノン / 超伝導 / IV族元素 / 結晶構造 / 電子物性 / ラットリング

研究概要

SiとGeは同じIV族元素であるが、これらの元素から形成される多面体構造物質の物性は異なる。例えば、Ba_<24>Ge_<100>とBa_<24>Si_<100>物質は結晶学的に同等な物質であるが、その電子物性は大きく異なる事をみいだしている。本物質系において重要なことは、(1)超伝導転移臨界温度Tcの圧力依存性は、2つの物質では逆である。(2)結晶学的に、ネットワーク構造は2つの物質で同じであるが、クラスタ内部のBa原子のラットリング運動が異なる。(3)得られた物性パラメータは、構造が同じであるとしてSi_<100>とGe_<100>の物性データをスケーリングできない、ことである。この3つの実験事実は、Baのラットリングフォノンが電子物性に大きく関係している可能性を示唆している。同様の研究を、Ba_8Ga_<16>Si_<30>およびBa_8Ga_<16>Ge_<30>に対して、軟X線光電子分光の観点から行ったところ、バンドギャップならびに表面安定性が2つの物質系で異なることを見出した。これは、Si原子を構成要素とする多面体物質は、表面で酸素の影響を受け易いのに対して、Ge原子を構成要素とする多面体物質は表面においても酸素の影響を受け難いという事実に起因していると考えられる。また、熱起電力の温度依存性からもSi多面体とGe多面体では、状況が異なることを確認した。この理由は、多面体骨格の内部に存在するBaの自由度が、カゴ構造を有する多面体の内部空間との関係で、Si物質とGe物質で異なるからであると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Electric Transport and Modulated Density of States in Rotational Order and Disorder in Na_2CsC_<60> (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Akada, T.Yamamoto, R.Kumashiro, A.Hojyo, H.Matsui, N.Toyota, J.P.Lu, K.Tanigaki
  • 雑誌名: Multifunctional Conducting Molecular Materials Special issue ページ: 212-215
• [雑誌論文] Superconductivity Appearing from C_<60> Doped with Rare-earth Metals (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Akada, T.Hirai, J.Takeuchi, T.Yamamoto, R.Kumashiro, K.Tanigaki
  • 雑誌名: J. Sci and Tech. Advanced Mater 7S1
• [雑誌論文] Sp3-network superconductors made from IVth-group elements (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Rachi, R.Kumashiro, K.Tanigaki, H.Fukuoka, S.Yamanaka
  • 雑誌名: J. Sci. Tech. Ad. Mter. 7 S1
• [雑誌論文] Possible Low-Temperature Strongly Correlated Electron Behavior from Multipole Fluctuations in PrMg3 with Cubic Non-Kramers γ Doublet Ground State (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Tanida, H.S.Suzuki, S.Takagi, H.Onodera, K.Tanigaki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75 ページ: 3705-3708
• [雑誌論文] Rubrene single crystal field-effect transistor with epitaxial BaTiO3 high-kgate insulator (2006)
  • 著者名/発表者名: N.Hiroshiba, R.Kumashiro, K.Tanigaki, T.Takenobu, Y.Iwasa, K.Kotani, I.Kawayama, M.Tonouchi
  • 雑誌名: App. Phys. Letters 89 ページ: 152110-152113
• [雑誌論文] Specific heat capacity and magnetic susceptibility of superconducting Ba24Si100 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Rachi, K.Tanigaki, R.Kumashiro, K.Kobayashi, H.Yoshino, K.Murata, H.Fukuoka, S.Yamanaka, H.Shimotani, T.Takenobu, Y.Iwasa, T.Sasaki, N.Kobayashi, Y.Miyazaki, K.Saito
  • 雑誌名: J. Physics and Chemistry of Solids 67 ページ: 1334-1337
• [雑誌論文] Superconducting phase sequence in R_xC_<60> fullerides(R=Sm and Yb) (2006)
  • 著者名/発表者名: Misaho Akada, Toshinari Hirai, Junji Takeuchi, Takao Yamamoto, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 73
• [雑誌論文] Missing Superconductivity in BaAlSi with the A1B2 type structure (2006)
  • 著者名/発表者名: Shoji Yamanaka, Teruyoshi Otsuki, Takayuki Ide, Hiroshi Fukuoka, Ryotaro Kumashiro, Takeshi Rachi, Katsumi Tanigaki, FangZhun Guo, Keisuke Kobayashi
  • 雑誌名: Physica C 451 ページ: 19-23
• [雑誌論文] Ferromagnetic ordering in a new nickel polyborate NiB_<12>O_<14>(OH)_<10> (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Ju, J.Sasaki, T.Yang, S.Kasamatsu, E.Negishi, G.Li, J.Lin, H.Nojiri, T.Rachi, K.Tanigaki, N.Toyota
  • 雑誌名: Dalton Trans. 7 S1 ページ: 1597-1601
• [雑誌論文] Superconducting Phase Made from C60 Doped With Lanthnum (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Akada, T.Hirai, J.Takeuchi, N.Hiroshiba, R.Kumashiro, T.Yamamoto, K.Tanigaki
  • 雑誌名: Multifunctional Conducting Molecular Materials Special Issue ページ: 191-197
• [雑誌論文] Electric Transport Properties of Doped C_<60> Nanowhiskers (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Kumashiro, K.Tanigaki, N.Miyata, H.Ohashi, T.Fujiki, Y.Gao, Y.Murata, K.Komatsu, T.Akasaka, J.Minatao, K.Miyazawa
  • 雑誌名: Multifunctional Conducting Molecular Materials Special Issue ページ: 216-219
• [雑誌論文] Self-Assembled Monolayers Modificatin on Electrodes of Organic Thin-Fillm Transistors (2006)
  • 著者名/発表者名: N.Hiroshiba, R.Kumashiro, H.Ishii, M.Yamashita, S.Takaishi, K.Tukagoshi, M.Okinaka, K.Tanigaki
  • 雑誌名: Multifunctional Conducting Molecular Materials Special Issue ページ: 282-285
• [雑誌論文] Properties of Chemically modified Carbon Nanotubes (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Kumashiro, H.Ohashi, T.Akasaka, Y.Maeda, S.Takaishi, M.Yamashita, S.Maruyama, T.Izumida, R.Hatakeyama, K.Tanigaki
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc., Volume 901E ページ: 21-25
• [雑誌論文] Preparation and electronic states of Na_<16>Ba_8Si_<136> clathrate (2005)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Rachi, Katsumi Tanigaki, Hans Kuzmany
  • 雑誌名: Chem. Phys. Letters 409 ページ: 48-51
• [雑誌論文] Soft x-ray spectroscopy of Ba_<24>Ge_<100> :Electronic phase transition and Ba-atom rattling (2005)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Rachi, Masaki Keisuke Kobayashi, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 123 ページ: 18359225-18359225
• [雑誌論文] Superconductivity and physical properties of Ba_<24>Si_<100> determined from electric transport, specific-heat capacity, and magnetic susceptibility measurements (2005)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Rachi, Harukazu Yoshino, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 72 ページ: 144504-144504
• [雑誌論文] Superconducting phase made from C_<60> doped with La (2005)
  • 著者名/発表者名: Misaho Akada, Toshinari Hirai, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 72 ページ: 132505-132505
• [雑誌論文] IV族クラスタの科学 (2005)
  • 著者名/発表者名: 谷垣勝己
  • 雑誌名: 現代科学 412 ページ: 52-57
• [図書] カーボンナノチューブの表面化学修飾による電子物性 : 電界効果型トランジスタ (2006)
  • 著者名/発表者名: 熊代良太郎, 谷垣勝己
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: New Diamond
• [図書] 物理学大辞典:C_<60>伝導体・超伝導の物理(分筆) (2005)
  • 著者名/発表者名: 谷垣勝己
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 朝倉書店
• [産業財産権] 金属内包フラーレン伝導材料及びその製造方法 (2006)
  • 発明者名: 赤阪 健, 若原孝次, 土屋敬広, 谷垣勝己, 熊代良太郎, 前田 優
  • 権利者名: 筑波大学
  • 出願年月日: 2006-07-04