常温で導電体から絶縁体へ急変するスレーター材料の研究

• 研究課題/領域番号: 25289233
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 山浦 一成 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, 主席研究員 (70391216)
• 研究分担者: 辻本 吉廣 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, 主任研究員 (50584075)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円); 2015年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2013年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: 金属絶縁体転移 / スレーター転移 / オスミウム酸化物 / 高温高圧合成 / 強相関機能性材料 / ペロブスカイト / 高圧合成 / 強相関電子系 / スレーター材料 / LiOsO3 / NaOsO3

研究成果の概要

研究代表者らは、白金族元素の触媒用途以外の産業的・工業的機能性の開拓に挑戦してきた。その過程で2009年に合成したペロブスカイト型結晶構造を持つオスミウム酸化物が、室温より高い温度（約140 ℃）でスレーター転移と思われる稀有な相転移を示すことを見出した。本課題では、継続的にその相転移の詳細と転移機構の解明、および関連物質・周辺物質の開拓を進めた。代表的な研究成果として、史上最強のスピン－フォノン結合を中性子線非弾性散乱実験によって見出した。この成果は、オスミウムだけでなく、他の白金族元素も高機能性材料の開拓に有用なことを示唆している。

研究成果

• [国際共同研究] オークリッジ国立研究所(米国)
• [国際共同研究] シドニー大(オーストラリア)
• [国際共同研究] オックスフォード大(英国)
• [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)
• [雑誌論文] Short review of High-pressure crystal growth and magnetic and electrical properties of solid-state osmium oxides (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaura
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 236 ページ: 45-54
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2015.06.037
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 75.High-Pressure Synthesis, Crystal Structure, and Magnetic Properties of Sr2MnO3F: A New Member of Layered Perovskite Oxyfluorides (2016)
  • 著者名/発表者名: Yu Su, Yoshihiro Tsujimoto, Yoshitaka Matsushita, Yahua Yuan, Jianfeng He, and Kazunari Yamaura
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 55 号: 5 ページ: 2627-2633
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5b02984
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Progress in nonmagnetic impurity doping studies on Fe-based superconductors (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Li, Y.-F. Guo, Z.-R. Yang, K. Yamaura, E. Takayama-Muromachi, H.-B. Wang, and P.-H. Wu
  • 雑誌名: Superconductor Science and Technology 巻: 29 号: 5 ページ: 053001-053001
  • DOI: 10.1088/0953-2048/29/5/053001
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phase transitions in strontium perovskites. Studies of SrOsO3 compared to other 4d and 5d perovksites (2016)
  • 著者名/発表者名: B. J. Kennedy, M. Avdeev, H. L. Feng, and K. Yamaura
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 237 ページ: 27-31
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2016.01.013
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-pressure synthesis, crystal structure, and magnetic properties of 5d double perovskite oxides Ca2MgOsO6 and Sr2MgOsO6 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yuan, H. L. Feng, M. P. Ghimire, Y. Matsushita, Y. Tsujimoto, J. He, M. Tanaka, Y. Katsuya, and K. Yamaura
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 54 号: 7 ページ: 3422-3431
  • DOI: 10.1021/ic503086a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure and cation distribution in perovskites with small cations at the A site: the case of ScCoO3 (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Yi, I. A. Presniakov, A. V. Sobolev, Y. S. Glazkova, Y. Matsushita, M. Tanaka, K. Kosuda, Y. Tsujimoto, K. Yamaura, and A. A. Belik
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 16 号: 2 ページ: 024801-024801
  • DOI: 10.1088/1468-6996/16/2/024801
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-pressure synthesis, crystal structure and magnetic properties of TlCrO3 perovskite (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Yi, Y. Matsushita, Y. Katsuya, K. Yamaura, Y. Tsujimoto, I. Presniakov, A. Sobolev, I. Glazkova, Y. Lekina, N. Tsujii, S. Nimori, K. Takehana, Y. Imanaka, and A. Belik
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 44 号: 23 ページ: 10785-10794
  • DOI: 10.1039/c4dt03823a
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fragility of ferromagnetic double exchange interactions and pressure tuning of magnetism in 3d-5d double perovskite Sr2FeOsO6 (2015)
  • 著者名/発表者名: L. S. I. Veiga, G. Fabbris, M. v. Veenendaal, N. M. Souza-Neto, H. L. Feng, K. Yamaura, and D. Haskel
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 91 号: 23
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.235135
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 71.Size dependence of structural, magnetic and electrical properties in corundum-type Ti2O3 nanoparticles showing insulator-metal transition (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Tsujimoto, Yoshitaka Matsushita, Shan Yu, Kazunari Yamaura, Tetsuo Uchikoshi
  • 雑誌名: Journal of Asian Ceramic Society 巻: 3 号: 3 ページ: 325-333
  • DOI: 10.1016/j.jascer.2015.06.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Growth, structural, optical, electrical and mechanical studies on urea phthalic acid single crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Sathishkumar, J. Chandrasekaran, Y. Matsushita, A. Sato, C. I. Sathish, K. Yamaura, and B. Babu
  • 雑誌名: Optik (Stuttgart) 巻: 126 号: 9-10 ページ: 981-986
  • DOI: 10.1016/j.ijleo.2015.02.079
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Experimental observation of multiple-Q states for the magnetic skyrmion lattice and skyrmion excitations under a zero magnetic field (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Nagao, Yeong-Gi So, Hiroyuki Yoshida, Kazunari Yamaura, Takuro Nagai, Toru Hara, Atsushi Yamazaki and Koji Kimoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 92 号: 14 ページ: 140415-140415
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.140415
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High upper critical fields of superconducting Ca10(Pt4As8)(Fe1.8Pt0.2As2)5 whiskers (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Li, G. Zhang, W. Hu, Y. Huang, M. Ji, H.-C. Sun, X.-J. Zhou, D.-Y. An, L.-Y. Hao, Q. Zhu, J. Yuan, K. Jin, H.-X. Guo, D. Fujita, T. Hatano, K. Yamaura, E. Takayama-Muromachi, H.-B. Wang, P.-H. Wu, J. Vanacken, and V. V. Moshchalkov
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 106 号: 26
  • DOI: 10.1063/1.4923216
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-pressure high-temperature transitions in MgCr2O4 and crystal structures of new Mg2Cr2O5 and post-spinel MgCr2O4 phases with implications for ultra-high pressure chromitites in ophiolites. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ishii, Hiroshi Kojitani, Kiyoshi Fujino, Hitoshi Yusa, Daisuke Mori, Yoshiyuki Inaguma
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 100 号: 1 ページ: 59-65
  • DOI: 10.2138/am-2015-4818
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Local destruction of superconductivity by non-magnetic impurities in mesoscopic iron-based superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun LI, et al.,
  • 雑誌名: NATURE COMMUNICATIONS 巻: 6 号: 1
  • DOI: 10.1038/ncomms8614
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-pressure synthesis, crystal structure and magnetic properties of double perovskite oxide Ba2CuOsO6 (2014)
  • 著者名/発表者名: H. L. Feng, M. Arai, Y. Matsushita, Y. Tsujimoto, Y. H. Yuan, C. I. Sathish, J. F. He, M. Tanaka, and K. Yamaura
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 217 ページ: 9-15
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2014.05.007
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Impurity effects on the normal-state transport properties of Ba0.5K0.5Fe2As2 superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Li, J. Yuan, M. Ji, G. F. Zhang, J. Y. Ge, H. L. Feng, Y. H. Yuan, T. Hatano, W. Hu, K. Jin, T. Schwarz, R. Kleiner, D. Koelle, K. Yamaura, H. B. Wang, P. H. Wu, E. Takayama-Muromachi, J. Vanacken, and V. V. Moshchalkov
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.024512
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis, Crystal Structure, and Electronic Properties of High-Pressure PdF2-Type Oxides MO2 (M = Ru, Rh, Os, Ir, Pt) (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Shirako, X. Wang, Y. Tsujimoto, K. Tanaka, Y. F. Guo, Y. Matsushita, Y. Nemoto, Y. Katsuya, Y. G. Shi, D. Mori, H. Kojitani, K. Yamaura, Y. Inaguma, and M. Akaogi
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 53 ページ: 11616-11625
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anion Order-to-Disorder Transition in Layered Iron Oxyfluoride Sr2FeO3F Single Crystals (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsujimoto, Y. Matsushita, N. Hayashi, K. Yamaura, and T. Uchikoshi
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 14 号: 9 ページ: 4278-4284
  • DOI: 10.1021/cg500484e
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New members of layered oxychloride perovskites with square planar coordination: Sr2MO2Cl2 (M = Mn, Ni) and Ba2PdO2Cl2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsujimoto, C. I. Sathish, Y. Matsushita, K. Yamaura, and T. Uchikoshi
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 50 号: 44 ページ: 5915-5918
  • DOI: 10.1039/c4cc01422g
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-pressure synthesis, crystal structure, and magnetic properties of KSbO3-type 5d oxides K0.84OsO3 and Bi2.93Os3O11 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. H. Yuan, H. L. Feng, Y. G. Shi, Y. Tsujimoto, A. A. Belik, Y. Matsushita, M. Arai, J. F. He, M. Tanaka, and K. Yamaura
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 15 号: 6 ページ: 064901-064901
  • DOI: 10.1088/1468-6996/15/6/064901
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal Growth, Structural, Electrical, and Magnetic Properties of Mixed-Valent Compounds YbOs2Al10 and LuOs2Al10 (2014)
  • 著者名/発表者名: X. Zhang, W. Yi, K. Feng, D. S. Wu, Y. F. Yang, P. Zheng, J. Y. Yao, Y. Matsushita, A. Sato, H. W. Jiang, H. Wang, Y. G. Shi, K. Yamaura, and N. L. Wang
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 53 号: 9 ページ: 4387-4393
  • DOI: 10.1021/ic403168v
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bulk compound synthesis and oxygen deficiency effect on electronic and magnetic properties of the Zn-based oxyarsenide LaZnAsO1-delta (2014)
  • 著者名/発表者名: Wang, X., Guo, Y. F., Li, B., Tsujimoto, Y. and Yamaura, K.
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 582 ページ: 241-245
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.08.075
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual magnetic hysteresis and the weakened transition behavior induced by Sn substitution in Mn3SbN (2014)
  • 著者名/発表者名: Sun, Y., Guo, Y. F., Tsujimoto, Y., Wang, C., Li, J., Wang, X., Feng, H. L., Sathish, C. I., Matsushita, Y. and Yamaura, K.
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 115 号: 4
  • DOI: 10.1063/1.4863173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconductivity of δ-MoC0.75 synthesized at 17 GPa (2014)
  • 著者名/発表者名: Sathish, C.I., Shirako, Y., Tsujimoto, Y., Feng, H.L., Sun, Y., Akaogi, M., Yamaura, K.
  • 雑誌名: Solid State Communications 巻: 177 ページ: 33-35
  • DOI: 10.1016/j.ssc.2013.09.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Temperature Ferrimagnetism Driven by Lattice Distortion in Double Perovskite Ca2FeOsO6 (2014)
  • 著者名/発表者名: Feng, H. L., Arai, M., Matsushita, Y., Tsujimoto, Y., Guo, Y. F., Sathish, C. I., Wang, X., Yuan, Y. H., Tanaka, M. and Yamaura, K.
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 136 号: 9 ページ: 3326-3329
  • DOI: 10.1021/ja411713q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure and magnetic properties and Zn substitution effects on the spin-chain compound Sr3Co2O6 (2013)
  • 著者名/発表者名: Wang, X., Guo, Y. F., Sun, Y., Tsujimoto, Y., Matsushita, Y. and Yamaura, K.
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 204 ページ: 40-46
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2013.05.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extended Ni(III) Oxyhalide Perovskite Derivatives: Sr2NiO3X (X = F, Cl) (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsujimoto, Y., Yamaura, K. and Uchikoshi, T.
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 号: 17 ページ: 10211-10216
  • DOI: 10.1021/ic402008n
  • 査読あり
• [雑誌論文] A ferroelectric-like structural transition in a metal (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Shi, Y. Guo, X. Wang, A.J. Princep, D. Khalyavin, P. Manuel, Y. Michiue, A. Sato, K. Tsuda, S. Yu, M. Arai, Y. Shirako, M. Akaogi, N. Wang, K. Yamaura, A.T. Boothroyd
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 12 号: 11 ページ: 1024-1027
  • DOI: 10.1038/nmat3754
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure synthesis of 5d cubic perovskite BaOsO3 at 17 GPa: Ferromagnetic evolution over 3d to 5d series (2013)
  • 著者名/発表者名: Shi,, Y., Guo, Y., Shirako, Y., Yi, W., Wang, X., Belik, A.A., Matsushita, Y., Feng, H.L., Tsujimoto, Y., Arai, M., Wang, N., Akaogi, M., Yamaura, K.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 号: 44 ページ: 16507-16516
  • DOI: 10.1021/ja4074408
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconductivity in Bismuth Oxysulfide Bi4O4S3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Sathish, C. I., Feng, H. L., Shi, Y. G. and Yamaura, K.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 82 号: 7 ページ: 074703-074703
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.074703
  • NAID: 210000132649
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct observation of the depairing current density in single-crystalline Ba0.5K0.5Fe2As2 microbridge with nanoscale thickness (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Li, Jie Yuan, Ya-Hua Yuan, Jun-Yi Ge, Meng-Yue Li, Hai-Luke Feng, Paulo J. Pereira, Akira Ishii, Takeshi Hatano, Alejandro V. Silhanek, Liviu F. Chibotaru, Johan Vanacken, Kazunari Yamaura, Yamaua-Bing Wang, Eiji Takayama-Muromachi, and Victor V. Moshchalkov
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 103 号: 6
  • DOI: 10.1063/1.4818127
  • 査読あり
• [学会発表] High-pressure and high-temperature synthesis of superconducting materials and related materials (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaura
  • 学会等名: Electronic Materials and Applications 2016
  • 発表場所: Orlando, Florida USA
  • 年月日: 2016-01-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of functions of solid-state materials: perovskite and related oxides containing 5d block elements (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaura
  • 学会等名: Hokkaido University - NIMS 2015 Joint Symposium
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2015-01-14
  • 招待講演
• [学会発表] High-pressure and high-temperature synthesis of solid-state materials: 5d perovskite and related oxide (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaura
  • 学会等名: The International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology (ICAMN-2014)
  • 発表場所: Kathmandu, Nepal
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] High-pressure and high-temperature synthesis of solid-state 5d oxides: perovskite and related materials (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaura
  • 学会等名: Mott Physics Beyond the Heisenberg Model (MPBH 2014)
  • 発表場所: Oxford, UK
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] High-pressure and high-temperature synthesis of solid-state 5d perovskite oxides and related materials (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaura
  • 学会等名: The Eighth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC8)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] 新材料シーズの探索：5d電子系ペロブスカイト型酸化物の高圧合成と特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山浦一成
  • 学会等名: 第２回NIMS-DENKA次世代材料研究センター交流会
  • 発表場所: 東京都町田市
  • 年月日: 2014-06-02
  • 招待講演
• [学会発表] New 5d Materials in Solid-State Osmium Oxides (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamaura, K.
  • 学会等名: Topology in the New Frontiers of Materials Science
  • 発表場所: NIMS, Tsukuba, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] ５ｄ電子系酸化物の新規開拓 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山浦一成
  • 学会等名: 公益社団法人日本セラミックス協会 第26回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 信州大学 （長野キャンパス）、長野市
  • 招待講演
• [学会発表] ペロブスカイト型オスミウム酸化物の高圧合成と物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山浦一成
  • 学会等名: 第１回パイロクロアワークショップ「高対称性格子上の変幻自在電子」
  • 発表場所: 北海道大学、札幌市
  • 招待講演
• [学会発表] A ferroelectric-like transition in metallic oxide LiOsO3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaura, Kazunari
  • 学会等名: Department seminar
  • 発表場所: Department of Physics, Southeast University, Nanjing, China
  • 招待講演
• [学会発表] A ferroelectric-like transition in a metal (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaura, Kazunari
  • 学会等名: The 9th Nanjing-Hokkaido-NIMS/MANA Joint Symposium on the Cutting Edge Chemistry
  • 発表場所: Huangshan, China
  • 招待講演
• [学会発表] Unusual symmetry breaking in high-Tc Fe-based superconductor (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaura, Kazunari
  • 学会等名: Vortex Mater in Nanostructured Superconductors (VORTEX VIII)
  • 発表場所: Rhodes, Greece
  • 招待講演
• [学会発表] High-pressure crystal growth and electromagnetic properties of perovskite related osmium oxides (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaura, Kazunari
  • 学会等名: New Opportunities to Study Magnetism and Related Phenomena in 4d and 5d Systems
  • 発表場所: Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN
  • 招待講演
• [学会発表] High-pressure crystal growth and electromagnetic properties of perovskite oxides and related compounds (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaura, Kazunari
  • 学会等名: Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG)
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 招待講演