| 研究課題/領域番号 |
20H02829
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
吉井 賢資 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (90354985)
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| 研究分担者 |
池田 直 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (00222894)
矢板 毅 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主席 (40370481)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 負の磁性 / 遷移金属酸化物 / スピネル / ペロブスカイト / 炭素 / 炭化ケイ素 / 希土類 / 酸化物 / 誘電性 / マルチフェロイック / クロム酸化物 / 省エネルギー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
代表者等らが発見した、負の磁性を示すクロム系ペロブスカイト酸化物等について、新規メモリ材料への応用可能性を探る。対象系では、クロムスピンが整列するネール温度以下の補償温度において、磁化が外部磁場と逆を向くという、熱力学的に不安定な負の磁化を示す。代表者はごく最近この性質を用いることで、通常の外部磁場の反転による磁化反転ではなく、温度変化だけで磁化反転が行えることを示した。本研究はこの特性が実応用に適するかの検証を、新規物質の探索を中心に行う。近年、クロム系は磁気秩序と強誘電性が重畳したマルチフェロイック系であると報告されたことから、負の磁性が電場で簡便に制御できる可能性も検討する。
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| 研究実績の概要 |
負の磁性を示す酸化物の合成と物性測定を継続した。これまで主に行ってきた遷移金属スピネル酸化物を調べるのみならず、幾つかの希土類-遷移金属ペロブスカイト系についても負の磁性を観測した。現時点ではこの現象の機構は必ずしも明確ではないが、異なる結晶サイトを占める磁性イオン同士の磁化の打ち消しあい、また、同一サイトに入った異なる磁性イオンの磁化の打ち消しあいによるものと考えられる。スピネル系については、Ni-Cr-Fe系およびLi-Cr-Fe系において、室温以上あるいは室温直下における負の磁性を示す物質が見出されており、新規磁気メモリ素子の開発可能性も示された。これらの物質は空気中の加熱により簡便安価に合成されるため、この点でも応用に有利と考えている。
また、負の磁性を示す希土類-鉄系電子強誘電体RFe2O4（R:希土類）について、新規物性探索の観点から、磁場などのバイアス下での誘電率測定を行い、この系の磁性-誘電性の相関についての情報を得た。
広く磁気メモリ素子の探索を行う中で、水素ドープにより磁性を有する可能性から、新規材料として提案されているグラファイト系について、グラフェン材料の安価な合成方法を見出したため、その特性についても調べた。物性を制御する目的で、ホウ素や窒素のドープを行い、炭素サイトにこれらの元素が入っていることを示唆する結果が得られた。またこの系にセシウムを水溶液中で電気化学的に吸着させることができたことにより、除染材料としての応用可能性も見出された。
また、欠陥が磁性を持つとされている次世代半導体SiCの性質も調べた。物性測定や放射光分析を行う中で、Ni/SiCショットキーダイオードがガンマ線やX線などのエネルギー回収素材料となることを見出した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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