| 研究課題/領域番号 |
22KJ0267
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| 補助金の研究課題番号 |
22J13573 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
松本 倖汰 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
採択後辞退 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2023年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 局所原子配列制御 / 粉末X線回折 / 結晶相の熱的スイッチング / 層状遷移金属酸化物 / リートベルト解析 / 相変化材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、(Bi,Sr)O岩塩層とSrNiO3ペロブスカイト層からなる層状酸化物Bi0.5Sr2.5NiO5の焼成温度を調整することにより、岩塩層のBi原子とSr原子の秩序・無秩序配列を制御して、その配列状態と電気伝導性との相関を明らかにし、電気伝導性の熱的な可逆制御をめざす。さらに、元素置換によるキャリアドーピングを試み、3価のNi酸化物では初となる超伝導体の探索を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、岩塩層のSr/Bi配列が異なるSr2.5Bi0.5NiO5の多結晶試料を合成し、結晶構造解析と基礎物性の温度依存性の評価を行った。また、単結晶の合成条件を検討した。
ポストアニールを行った多結晶試料について、SPring-8にて粉末X線回折測定を行い、4種類のSr/Bi配列の結晶構造を同定した。4種類の結晶構造はそれぞれ、既知の完全秩序相、新規に発見した秩序相、無秩序相、完全無秩序相であった。また、800 ℃前後でのアニールでは、磁性絶縁体の新物質であるダブルペロブスカイトSr2BiNiO4.5に相変化することもわかった。基礎物性の評価により、Sr2.5Bi0.5NiO5は金属的な基底状態をとる常磁性体であるものの、Sr/Bi配列によって電気抵抗率が大きく異なることがわかった。室温から950 °Cに至る高温領域での電気抵抗率も評価した。その結果、Sr/Bi配列の秩序構造と無秩序構造、および秩序構造とダブルペロブスカイトが、熱的にスイッチング可能であることを見出した。さらに、構造のスイッチングに伴い、102倍と109倍という顕著な電気抵抗率の変化を示すことがわかった。これは、カルコゲナイド相変化材料と同様な、大きな電気抵抗率変化を伴う相変化である。
構造変化の過程について明らかにするため、SPring-8において加熱・冷却中のin-situ測定も行った。Sr/Bi配列が秩序配列から無秩序配列に変化し、直方晶相を経て、ダブルペロブスカイトに構造変化する様子を観察できたが、試料ホルダーの変形により冷却中の構造変化の観察はできなかった。また、Ptるつぼを使ったフラックス法による単結晶合成を試みたが、合成条件が還元的になってしまい、Sr2.5Bi0.5NiO5ではなく、NiOの単結晶が合成された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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