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巨大スピン熱伝導物質の開発とメカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 22360001
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関東北大学

研究代表者

小池 洋二  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70134038)

研究分担者 川股 隆行  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00431601)
研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2012年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2011年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2010年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
キーワード熱伝導 / 単結晶 / 低次元量子スピン系 / 銅酸化物 / 遷移金属化合物 / マグノン / スピノン / スピンによる熱伝導 / 1次元スピン系 / スピン梯子格子系 / フラストレーション / コバルト化合物 / ニッケル化合物 / 1次元スピン系 / イジングスピン系 / ボーズ・アインシュタイン凝縮 / トリプロン / 1次元ボンド交替系 / バナジウム酸化物
研究概要

スピンによる熱輸送を利用した新しい電気的絶縁性高熱伝導材料の開発を目指して,低次元量子スピン系の高品質単結晶を作製し,その熱伝導を測定し,大きなスピンによる熱伝導のメカニズムを研究した.その結果,スピンによる熱伝導が大きくなる要素として,以下のことを新しく見出した.(1)最隣接交換相互作用が均一であること.(2)ハイゼンベルグスピンであること.(3)スピン量子数Sが大きいこと.(4)磁気励起子がボース・アインシュタイン凝縮状態であること.(5)フラストレーションよるスピン揺らぎが大きいこと.

報告書

(4件)
  • 2012 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2013 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (38件)

  • [雑誌論文] Thermal conductivity due to magnons in high-quality single crystals of the two-leg spin-ladder system (Ca,Sr,La)_<14>Cu_<24>O_<41>2013

    • 著者名/発表者名
      K. Naruse, T. Kawamata, M. Ohno, Y.Matsuoka, K. Kumagai, Y. Koike
    • 雑誌名

      Solid State Communications

      巻: 154 ページ: 60-63

    • DOI

      10.1016/j.ssc.2012.10.013

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic Behavior of Thermal Conductivity in theBose-Einstein Condensed State of the Bond-Alternating Spin-Chain System Pb_2V_3O_92012

    • 著者名/発表者名
      M. Sato, T. Kawamata, K. Naruse, K. Kudo, N. Kobayashi, Y. Koike
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 400 号: 3 ページ: 032079-032079

    • DOI

      10.1088/1742-6596/400/3/032079

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic Behavior of Thermal Conductivity in the Bose-Einstein Condensed State of the Bond-Alternating Spin-Chain System Pb_2V_3O_92012

    • 著者名/発表者名
      M.Sato, 他
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: (未定)(印刷中)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スピンによる熱伝導2011

    • 著者名/発表者名
      小池洋二,川股隆行
    • 雑誌名

      伝熱

      巻: 50 ページ: 12-20

    • NAID

      10028199836

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [雑誌論文] 高温超伝導物質と高熱伝導スピン計物質を求めて2011

    • 著者名/発表者名
      小池洋二
    • 雑誌名

      翠巒

      巻: 25 ページ: 14-18

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [雑誌論文] 高温超伝導物質と高熱伝導スピン系物質を求めて2011

    • 著者名/発表者名
      小池洋二
    • 雑誌名

      翠巒

      巻: 24(印刷中)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] スピンによる熱伝導2011

    • 著者名/発表者名
      小池洋二
    • 雑誌名

      伝熱

      巻: 50(印刷中)

    • NAID

      10028199836

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Thermal Conductivity due to Magnons in High-Quality Single Crystals of the Two-Leg Spin-Ladder System (Ca,Sr,Ba,La)_<14>Cu_<24>O_<41>2013

    • 著者名/発表者名
      K. Naruse, T. Kawamata, M. Ohno, Y.Matsuoka, K. Kumagai,Y. Koike
    • 学会等名
      Excellent Graduate Schools 2012 Annual Meeting & Japan-Russia Workshop on Advanced Materials Synthesis Process and. Nanostructure
    • 発表場所
      華乃湯(仙台)
    • 年月日
      2013-03-07
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 擬1次元反強磁性体Cu3Mo2O9単結晶における熱伝導と磁気秩序2013

    • 著者名/発表者名
      成瀬晃樹
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(東広島)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] S = 1の一次元量子スピン系ANiX3(A=Rb,Cs; X=Br,Cl)におけるスピンによる熱伝導2013

    • 著者名/発表者名
      松岡禎知
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(東広島)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Thermal Conductivity due to Magnons in High-Quality Single Crystals of the Two-Leg Spin-Ladder System (Ca,Sr,Ba,La)14Cu24O412013

    • 著者名/発表者名
      K. Naruse
    • 学会等名
      Japan-Russia Workshop on Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure
    • 発表場所
      華乃湯(仙台)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] S=1の1次元量子スピン系ANiX3(A=Rb,Cs;X=Cl,Br)におけるスピンによる熱伝導2012

    • 著者名/発表者名
      松岡禎知,川股隆行,成瀬晃樹,大野真澄,西脇洋一,加藤徹也,佐々木孝彦,小池洋二
    • 学会等名
      日本応用物理学会東北支部第67回学術講演会
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所(仙台)
    • 年月日
      2012-12-07
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 擬1次元スピン系ABX3(A=Rb,Cs;B=Co,Ni;X=Cl,Br)におけるスピンによる熱伝導2012

    • 著者名/発表者名
      川股隆行,松岡禎知,成瀬晃樹,大野真澄,西脇洋一,加藤徹也,佐々木孝彦,小池洋二
    • 学会等名
      第6回物性科学領域横断研究会
    • 発表場所
      東大(本郷)
    • 年月日
      2012-11-27
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 2本足スピン梯子格子系(Sr,Ba)_9La_5Cu_<24>O_<41>単結晶の高品質化とマグノンによる熱伝導2012

    • 著者名/発表者名
      成瀬晃樹,川股隆行,大野真澄,松岡禎知,熊谷健一,小池洋二
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大(横浜)
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] S=1の一次元量子スピン系RbNiBr_3におけるスピンによる熱伝導2012

    • 著者名/発表者名
      松岡禎知,川股隆行,成瀬晃樹,大野真澄,西脇洋一,加藤徹也,佐々木孝彦,小池洋二
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大(横浜)
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Thermal conductivity due to magnons in high-quality single crystals of the two-leg spin ladder system (Ca,Sr,La)_<14>Cu_<24>O_<41>2012

    • 著者名/発表者名
      K. Naruse, T. Kawamata, M. Sato, M. Ohno, K. Kudo, N. Kobayashi, Y. Koike
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Magnetism (ICM2012)
    • 発表場所
      Busan (Korea)
    • 年月日
      2012-08-10
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Thermal conductivity and magnetic susceptibility of the 4-leg spin-ladder system (La_<1-x>Y_x)_2Cu_2O_5 and the 5-leg spin-ladder system(La_<1-x>Eu_x)_8Cu_7O_<19>2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kawamata, T. Noji, Y. Koike
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Magnetism (ICM2012)
    • 発表場所
      Busan (Korea)
    • 年月日
      2012-08-10
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Magnetic susceptibility of the quasi one-dimensional spin system Sr_2V_3O_92012

    • 著者名/発表者名
      T. Kawamata, M. Uesaka, M. Sato, Y. Koike
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Magnetism(ICM2012)
    • 発表場所
      Busan (Korea)
    • 年月日
      2012-08-10
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 擬1次元反強磁性体Cu_3Mo_2O_9単結晶における熱伝導と磁気秩序2012

    • 著者名/発表者名
      成瀬晃樹,川股隆行,大野真澄,松岡禎知,長谷正司,黒江晴彦,関根智幸,佐々木孝彦,小池洋二
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島)
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] S=1の一次元量子スピン系ANiX3(A=Rb,Cs;X=Br,Cl)におけるスピンによる熱伝導2012

    • 著者名/発表者名
      松岡禎知,川股隆行,成瀬晃樹,大野真澄,西脇洋一,加藤徹也,佐々木孝彦,小池洋二
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島)
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 擬1次元イジングスピン系RbCoX_3(X=Cl,Br)におけるスピンによる熱伝導2012

    • 著者名/発表者名
      川股隆行,成瀬晃樹,西脇洋一,加藤徹也,松岡禎知,大野真澄,小林典男,小池洋二
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大
    • 発表場所
      関西学院大学(西宮)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 2本足スピン梯子格子系(Ca,Sr,La)_<14>Cu_<24>O_<41>単結晶の高品質化とマグノンによる熱伝導2012

    • 著者名/発表者名
      成瀬晃樹,川股隆行,佐藤光秀,大野真澄,工藤一貴,小林典男,小池洋二
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(西宮)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 2本足スピン梯子格子系(Ca,Sr,La)_<14>Cu_<24>O_<41>単結晶の高品質化とマグノンによる熱伝導率2012

    • 著者名/発表者名
      成瀬晃樹, 他
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(西宮)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 擬1次元イジングスピン系RbCoX_3(X=Cl,Br)におけるスピンによる熱伝導2012

    • 著者名/発表者名
      川股隆行, 他
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(西宮)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] S=1の1次元量子スピン系ANiX3(A=Rb, Cs; X=Cl, Br)におけるスピンによる熱伝導2012

    • 著者名/発表者名
      松岡禎知
    • 学会等名
      日本応用物理学会 東北支部第67回学術講演会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 擬1次元スピン系ABX3 (A=Rb,Cs; B=Co,Ni; X=Cl,Br) におけるスピンによる熱伝導2012

    • 著者名/発表者名
      川股隆行
    • 学会等名
      第6回物性科学領域横断研究会
    • 発表場所
      東大(本郷)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 2本足スピン梯子格子系(Sr,Ba)9La5Cu24O41単結晶の高品質化とマグノンによる2012

    • 著者名/発表者名
      成瀬晃樹
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大(横浜)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] S = 1の一次元量子スピン系RbNiBr3におけるスピンによる熱伝導2012

    • 著者名/発表者名
      松岡禎知
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大(横浜)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Thermal Conductivity and Magnetic Susceptibility of the 4-Leg Spin-Ladder System (La1-xYx)2Cu2O5 and the 5-Leg Spin-Ladder System (La1-xEux)8Cu7O192012

    • 著者名/発表者名
      T. Kawamata
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Magnetism (ICM2012)
    • 発表場所
      Busan (Korea)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic Susceptibility of the Quasi One-Dimensional Spin System Sr2V3O92012

    • 著者名/発表者名
      T. Kawamata
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Magnetism (ICM2012)
    • 発表場所
      Busan (Korea)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Thermal conductivity due to magnons in high-quality single crystals of the two-leg spin ladder system (Ca,Sr,La)14Cu24O412012

    • 著者名/発表者名
      K. Naruse
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Magnetism (ICM2012)
    • 発表場所
      Busan (Korea)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 2本足スピン梯子格子系(Ca,Sr,La)_<14>Cu_<24>O_<41>単結晶の高品質化とマグノンによる熱伝導率2011

    • 著者名/発表者名
      成瀬晃樹,川股隆行,佐藤光秀,大野真澄,工藤一貴,小林典男,小池洋二
    • 学会等名
      日本応用物理学会東北支部第66回学術講演会
    • 発表場所
      いわて県民情報交流センター(盛岡)
    • 年月日
      2011-12-01
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実績報告書
  • [学会発表] 熱伝導率から見たPb_2V_3O_9におけるトリプロンのボース・アインシュタイン凝縮相転移2011

    • 著者名/発表者名
      川股隆行,佐藤光秀,成瀬晃樹,工藤一貴,小林典男,小池洋二
    • 学会等名
      第5回物性科学領域横断研究会
    • 発表場所
      東北大(仙台)
    • 年月日
      2011-11-19
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 熱伝導率から見たPb_2V_3O_9におけるトリプロンのボース・アインシュタイン凝縮相転2011

    • 著者名/発表者名
      川股隆行, 他
    • 学会等名
      第5回物性科学領域横断研究会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2011-11-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 2本足スピン梯子格子系Ca_9La_5Cu_<24>O_<41>単結晶の高品質化とマグノンによる熱伝導2011

    • 著者名/発表者名
      成瀬晃樹,川股隆行,佐藤光秀,大野真澄,工藤一貴,小林典男,小池洋二
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実績報告書
  • [学会発表] Anisotropic Behavior of Thermal Conductivity in theBose-Einstein Condensed State of the Bond-Alternating Spin-Chain System Pb_2V_3O_92011

    • 著者名/発表者名
      T. Kawamata, M. Sato, K. Naruse, K. Kudo, N. Kobayashi, Y. Koike
    • 学会等名
      26th International Conference on Low Temperature Physics (LT26)
    • 発表場所
      Beijing(China)
    • 年月日
      2011-08-11
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Anisotropic Behavior of Thermal Conductivity in the Bose-Einstein Condensed State of the Bond-Alternating Spin-Chain System Pb_2V_3O_92011

    • 著者名/発表者名
      T.Kawamata, 他
    • 学会等名
      26th International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2011-08-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 1次元ボンド交替系Pb_2V_3O_9における熱伝導とボーズ・アインシュタイン凝縮転移2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤光秀,川股隆行,成瀬晃樹,工藤一貴,小林典男,小池洋二
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟)
    • 年月日
      2011-03-26
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 1次元ボンド交替系Pb_2V_3O_9における熱伝導とボーズ・アインシュタイン凝縮転移2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤光秀
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2011-03-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 2本足スピン梯子格子系Ca_9La_5Cu_<24>O_<41>のマグノンによる熱伝導の向上化2011

    • 著者名/発表者名
      成瀬晃樹,川股隆行,佐藤光秀,上坂正憲,工藤一貴,小林典男,小池洋二
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟)
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 2本足スピン梯子格子系Ca_9La_5Cu_<24>O_<41>のマグノンによる熱伝導の向上化2011

    • 著者名/発表者名
      成瀬晃樹
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 1次元ボンド交替スピン系Pb_2V_3O_9単結晶における強磁場下のボーズ・アインシュタイン凝縮転移と熱伝導の異方性2010

    • 著者名/発表者名
      佐藤光秀,川股隆行,上坂正憲,成瀬晃樹,工藤一貴,小林典男,小池洋二
    • 学会等名
      第65回日本応用物理学会東北支部学術講演会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2010-11-25
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 1次元ボンド交替スピン系Pb_2V_3O_9単結晶における強磁場下のボーズ・アインシュタイン凝縮転移と熱伝導の異方性2010

    • 著者名/発表者名
      佐藤光秀
    • 学会等名
      第65回応用物理学会東北支部学術講演会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2010-11-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Thermal conductivity due to spinons and triplons in one-dimensional quantum spin systems2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Koike
    • 学会等名
      Workshop onTransport Phenomena in Low DimensionalQuantum Magnets
    • 発表場所
      Kolymbari(Greek)
    • 年月日
      2010-09-24
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Thermal conductivity due to spinons and triplons in one-dimensional quantum spin systems2010

    • 著者名/発表者名
      小池洋二
    • 学会等名
      Workshop on Transport Phenomena in Low Dimensional Quantum Magnets
    • 発表場所
      Kolymbari、ギリシャ
    • 年月日
      2010-09-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2019-07-29  

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