ペロブスカイト型コバルト酸化物における高温強磁性の発現機構の解明

• 研究課題/領域番号: 25390140
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科
• 研究代表者: 中尾 朗子 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科, 中性子科学センター, 副主任研究員 (90392050)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: コバルト酸化物 / X線回折 / 中性子回折 / 結晶構造解析 / 磁気構造解析 / フェリ磁性体 / 単結晶X線回折 / 結晶構造 / 磁気構造 / ペロブスカイト型コバルト酸化物 / 放射光X線回折 / ぺロブスカイト型コバルト酸化物 / 中性子散乱 / 磁気秩序 / 単結晶構造解析

研究成果の概要

構造物性的見地から，酸素欠損型ペロブスカイト構造をとるコバルト酸化物 Sr3YCo4O10.5の室温強磁性（フェリ磁性）の起源を理解するために，主に結晶・磁気構造解析を手法とし室温相の秩序構造を明らかにした。放射光X線回折からは，コバルト三価における軌道状態を示す構造変化を観測し，その結晶構造をもとに中性子回折から磁気構造の知見を得た。コバルト三価における軌道秩序と特異なスピン状態の秩序がフェリ磁性の起源であることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic structure of divalent europium compound EuGa4 studied by single crystal time-of-flight neutron diffraction (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kawasaki, K. Kaneko, A. Nakamura, N. Aso, M. Hedo, T. Nakama, T. Ohhara, R. Kiyanagi, K. Oikawa, I. Tamura, A. Nakao, K. Munakata, T. Hanashima and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 11 ページ: 114711-114715
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.114711
  • NAID: 210000134159
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A New time-of-flight single-crystal neutron diffractometer at J-PARC (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Ohhara, R. Kiyanagi, K. Oikawa, K. Kaneko, T. Kawasaki, I. Tamura, A. Nakao, T. Hanashima, K. Munakata, T. Moyoshi, T. Kuroda, H. Kimura, T. Sakakura, C.-H. Lee, M. Takahashi, K. - Ohshima, T. Kiyotani, Y. Noda and M. Arai
  • 雑誌名: J. Appl. Cryst. 巻: 49 号: 1 ページ: 120-127
  • DOI: 10.1107/s1600576715022943
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetoelectric coupling in the honeycomb antiferromagnet Co4Nb2O9 (2016)
  • 著者名/発表者名: N. D. Khanh, N. Abe, H. Sagayama, A. Nakao, T. Hanashima, R. Kiyanagi, Y. Tokunaga, and T. Arima
  • 雑誌名: physical review B 巻: 93 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.075117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Crystal Neutron Diffraction Study of the Heavy-Electron Superconductor CeNiGe3 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikeda, D. Ueta, H. Yoshizawa, A. Nakao, K. Munakata, T. Ohhara
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 84 号: 12 ページ: 123701-123701
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.123701
  • NAID: 210000133759
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic and Crystal Structures of the Room Temperature Ferrimagnet Sr3YCo4O10.5 (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Nakao, H. Nakao, K. Ohoyama, S. Torii, J. Zhang, T. Kamiyama, Y. Murakami, W. Kobayashi, and I. Terasaki
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 8
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.034010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phase Transition and Internal Crystal Structure of Superprotonic Conductor, Rb3-xKxH(SeO4)2 (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Kiyanagi, Y. Matsuo, T. Ohhara, T. Kawasaki, K. Oikawa, K. Kaneko, I. Tamura, T. Hanashima, K. Munakata, A. Nakao, and Y. Kawakita
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 8
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.031012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current Status of an Extreme Environment Single Crystal Neutron Diffractometer SENJU at J-PARC (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ohhara, R. Kiyanagi, K. Kaneko, I. Tamura, A. Nakao, T. Hanashima, K. Munakata, T. Moyoshi, T. Kuroda, K. Oikawa, T. Kawasaki, Y. Yamauchi, and S. Ohira-Kawamura
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 8 ページ: 0360181-6
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.036018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hydrogen-Bond-Dynamics-Based Switching of Conductivity and Magnetism: A Phase Transition Caused by Deuterium and Electron Transfer in a Hydrogen-Bonded Purely Organic Conductor Crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Ueda, S. Yamada, T. Isono, H. Kamo, A. Nakao, R. Kumai, H. Nakao, Y. Murakami, K. Yamamoto, Y. Nishio, and H. Mori
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 136(34) 号: 34 ページ: 12184-12192
  • DOI: 10.1021/ja507132m
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solid-solid phase interconversion in an organic conductor crystal: hydrogen-bond-mediated dynamic changes in pai-stacked molecular arrangement and physical properties (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshida, A. Ueda, A. Nakao, R. Kumai, H. Nakao, Y. Murakami, and H. Mori
  • 雑誌名: Chem. Comuun. 巻: 55 号: 98 ページ: 15557-15556
  • DOI: 10.1039/c4cc07810a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Property of the Valence-Bond Ordering in Molecular Superconductor with a Quasi-Triangular Lattice (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto, Y. Nakazawa, M. Tamura, A. Nakao, A. Fukaya, R. Kato, and K. Yakushi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 83 号: 5 ページ: 537031-537035
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.053703
  • NAID: 210000133062
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural Study of Ferroelectric Phase in Acid-Base Supramolecule (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Nakao, R. Kumai, S. Horiuchi, Y. Tokura, T. Ohhara, T. Hanashima, K. Munakata, R. Kiyanagi, T. Kawasaki, K. Oikawa, K. Kaneko & I. Tamura
  • 雑誌名: Acta. Cryst. 巻: A70
• [雑誌論文] Protonation of pyridyl-substituted TTF derivatives: Substituent effects in solution and in the proton-electron correlated charge-transfer complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Lee et al.
  • 雑誌名: Chem. Euro. J 巻: 20 号: 7 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1002/chem.201302614
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single crystal neutron diffraction study of high neutron absorbing compound EuGa4 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kawasaki, K. Kaneko, N. Aso, A. Nakamura, M. Hedo, T. Nakama, and Y. Onuki
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 1 ページ: 0140091-4
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.014009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Instrument Design and Performance Evaluation of a New Single Crystal Neutron Diffractometer SENJU at J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Oikawa, T. Kawasaki, T. Ohhara, R. Kiyanagi, K. Kaneko, I. Tamura, T. Nakamura, M. Harada, A. Nakao, T. Hanashima, K. Munakata, H. Kimura, Y. Noda, M. Takahashi, and T. Kiyotani
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 1 ページ: 0140131-4
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.014013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of superconductivity around x=0.5-0.7 in LaFeP1-xAsxO0.95F0.05 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. T. Lai, A. Takemori, S. Miyaska, S. Tajima, H. Nakao, R. Kumai, Y. Murakami
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 1 ページ: 12104-12109
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.012104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin State of Co3+ in LaCo1-xRhxO3 Investigated by Structural Phenomena (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Asai, Ryuji Okazaki, Ichiro Terasaki, Yukio Yasui, Wataru Kobayashi, Akiko Nakao, Kensuke Kobayashi, Reiji Kumai, Hironori Nakao, Youichi Murakami, Naoki Igawa, Akinori Hoshikawa, Toru Ishigaki, Outi Parkkima, Maarit Karppinen, and Hisao Yamauchi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 号: 11 ページ: 114606-114606
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.114606
  • NAID: 210000132830
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diphenyl Derivatives of Dinaphtho[2,3-b:2',3'-f]thieno[3,2-b]thiophene: Organic Semiconductors for Thermally Stable Thin-Film Transistors. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kang MJ
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 5 (7) 号: 7 ページ: 2331-2336
  • DOI: 10.1021/am3026163
  • 査読あり
• [雑誌論文] 熱・光によって磁性・電気伝導性が変化するシアン化物イオン架橋混合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 星野哲久、飯島史周、ニュートン グラハム、吉田典史、志賀拓也、野尻浩之、中尾朗子、熊井玲児、村上洋一、大塩寛紀
  • 雑誌名: Photon Factory News 巻: 31 (4) ページ: 12-16
  • 査読あり
• [学会発表] Crystal Structure of the Room Temperature Ferrimagnet Sr3YCo4O10.5 (2016)
  • 著者名/発表者名: Akiko Nakao, Hironori Nakao, Youichi Murakami, Wataru Kobayashi, Ichiro Terasaki
  • 学会等名: 14th International Conference of the Asian Crystallographic Association
  • 発表場所: Hanoi,Vietnam
  • 年月日: 2016-12-04
  • 国際学会
• [学会発表] 有機強誘電体Phz-H2caの中性子構造解析による分極起源の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中尾朗子，熊井玲児，堀内佐智雄，十倉好紀，大原高志，花島隆康，宗像孝司，鬼柳亮嗣
  • 学会等名: 第7回MLFシンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] Structural Study of Ferroelectric Phase in Acid-Base Supramolecule (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Nakao, R. Kumai, S. Horiuchi, Y. Tokura, T. Ohhara, T. Hanashima, K. Munakata, R. Kiyanagi, T. Kawasaki, K. Oikawa, K. Kaneko & I. Tamura
  • 学会等名: The 23rd Congress and General Assembly of International Union of Crystallography
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [学会発表] Magnetic and crystal structures of the ferromagnetic phase in Sr3YCo4O10.5 (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Nakao, H. Nakao, T. Kamiyama, Y. Murakami, W. Kobayashi, and I. Terasaki
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Science at J-PARC
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-15
• [学会発表] 分子性結晶における構造物性研究 －外場下における物性と構造－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 中尾朗子
  • 学会等名: 物構研サイエンスフェスタ2013/第5回MLF/第31回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] X-ray structural studies of an electric-field-induced state in the charge ordered organic conducto (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakao, A. Ichikawa, T. Isono, K. Kobayashi, R. Kumai, Y. Murakami, H. Mori
  • 学会等名: Light and Particle Beams in Materials Science 2013 (LPBMS2013)
  • 発表場所: Tuskuba
• [学会発表] Neutron structural study in organic ferroelectric Phz-H2ca (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakao, R. Kumai, S. Horiuchi, Y. Tokura, T. Ohhara, T. Hanashima, K. Munakata, R. Kiyanagi, T. Kawasaki, K. Oikawa, K. Kaneko, I. Mamura
  • 学会等名: The 12th Conference of the Asian Crystallographic Association (AsCA'13)
  • 発表場所: Hong Kong
• [学会発表] 有機強誘電体Phz-H2caの中性子構造解析による分極起源の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中尾朗子，熊井玲児，堀内佐智雄，十倉好紀，大原高志，花島隆康，宗像孝司，鬼柳亮嗣，川崎卓郎，及川健一，金子耕士，田村格良
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学