電子強誘電体鉄酸化物は超伝導体となりうるか

• 研究課題/領域番号: 25620071
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能物性化学
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 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 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (90354985)
• 研究分担者: 小林 達生 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (80205468) ; 米田 安宏 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 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (30343924) ; 齋藤 寛之 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 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (20373243) ; 福田 竜生 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 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (80354984) ; 松村 大樹 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 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (30425566)
• 連携研究者: 池田 直 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (00222894)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: マルチフェロイック / 電子強誘電体 / 量子揺らぎ / 超伝導 / 三角格子 / Resonating Valence Bond

研究成果の概要

申請者らが発見した電子強誘電体RFe2O4(R：Y, Ho-Lu）につき、超伝導相の可能性を探索した。鉄イオン間の電子間相互作用を増強するため、圧力下での電気抵抗測定を行ったところ、数GPaまでの圧力では、本系は半導体的性質を保つことが分かった。ただし、一部の系では圧力により活性化エネルギーが減少する傾向が見られ、本系の新規相を探索する目的で研究を継続する。同じく相互作用を変化させる目的で、Rサイト置換を行ったところ、大きい希土類Dy3+を導入すると、250K程度である磁気転移温度が5-10Kほど上昇することも分かった。本結果は、室温マルチフェロイック相の探索の点でも興味深い結果である。

研究成果

• [雑誌論文] Elemental Substitution effects in Multiferroic RFe2O4 (R: rare earths) (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Yoshii, Takashi Funae, Masaichiro Mizumaki, Hiroki Ejiri, Naoshi Ikeda, Hiroyuki Saitoh, Daiju Matsumura
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. (c) 巻: 12 号: 6 ページ: 841-844
  • DOI: 10.1002/pssc.201400250
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic Structure of BaFeO3 studied by X-ray Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaichiro Mizumaki, Hiroshi Fujii, Kenji Yoshii, Naoaki Hayashi, Takashi Saito, Yuichi Shimakawa, Takayuki Uozumi, Mikio Takano
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. (c) 巻: 12 号: 6 ページ: 818-821
  • DOI: 10.1002/pssc.201400252
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel electrothermodynamic power generation (2015)
  • 著者名/発表者名: Kim, Y.a , Kim, J.a, Yamanaka, S.a, Nakajima, A.a, Ogawa, T.a, Serizawa, T.a, Tanaka, H.a , Baba, M.b, Fukuda, T.c, Yoshii, K.c, Takeda, M.b, Yamada, N.b, Nakayama, T.b, Niihara, K.b a
  • 雑誌名: Advanced Energy Materials 巻: n 号: 13 ページ: 1401942-1401942
  • DOI: 10.1002/aenm.201401942
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Elemental substitution effects in multiferroic RFe2O4 (R: rare earths) (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Yoshii, Takashi Funae, Masaichiro Mizumaki, Hiroki Ejiri, Naoshi Ikeda, Hiroyuki Saitoh, Daiju Matsumura
  • 雑誌名: Phys.Stat.Sol.(c) 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic structure of BaFeO3 studied by X‐ray spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaichiro Mizumaki, Hitoshi Fujii, Kenji Yoshii, Naoaki Hayashi, Takashi Saito, Yuichi Shimakawa, Takayuki Uozumi, Mikio Takano
  • 雑誌名: Phys.Stat.Sol.(c) 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current-Induced Enhancement of Magnetic Anisotropy in Spin-Charge-Coupled Multiferroic YbFe2O4 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Yoshii, Daiju Matsumura, Hiroyuki Saitoh, Takashi Kambe, Mamoru Fukunaga, Yuji Muraoka, Naoshi Ikeda, Shigeo Mori
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83
  • NAID: 210000133125
  • 査読あり
• [学会発表] パイロクロア型ニオブ酸化物におけるNb四面体の電荷クラスター状態の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鳥越秀平，青石優平，村川寛，松村大樹，吉井賢資，米田安宏，樹神克明，池田一貴，大友季哉, 富安啓輔，中尾裕則，野上由夫，花咲徳亮
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年会
  • 発表場所: 早稲田大学 （東京都 新宿区）
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] Sr置換したBaFeO3の磁気熱量効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉井賢資，水牧仁一朗，林直顕，高野幹夫
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 （東京都 新宿区）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 新規強磁性体BaFeO3の磁気的性質と放射光分光測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉井賢資，水牧仁一朗，林直顕, 松村大樹, 高野幹夫
  • 学会等名: 第55回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学I-siteなんば（大阪市 浪速区）
  • 年月日: 2014-11-18
• [学会発表] X-ray absorption study of perovskite cobaltite Pr1-xSrxCoO3 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshii, D. Matsumura, T. Fukuda
  • 学会等名: The 7th International Symposium of Surface Science (ISSS-7)
  • 発表場所: くにびきメッセ（島根県 松江市）
  • 年月日: 2014-11-03
• [学会発表] Magnetic properties and magnetocaloric effect of field-induced ferromagnet BaFeO3 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshii
  • 学会等名: 3rd International Conference and Exhibition on Materials Science & Engineering
  • 発表場所: San Antonio, USA
  • 年月日: 2014-10-06
  • 招待講演
• [学会発表] Elemental substitution effects in multiferroic RFe2O4 (R: rare earths)” (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshii, M. Mizumaki, T. Funae, H. Ejiri, N. Ikeda and D. Matsumura
  • 学会等名: 19th International Conference on Ternary and Multinary Compounds (ICTMC-19)
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市 中央区）
  • 年月日: 2014-09-03
• [学会発表] Electronic structure of BaFeO3 studied by X-ray spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Mizumaki, K. Yoshii, N. Hayashi, T. Saito, Y. Shimakawa, T. Uozumi and M. Takano
  • 学会等名: 19th International Conference on Ternary and Multinary Compounds (ICTMC-19)
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市 中央区）
  • 年月日: 2014-09-02
• [学会発表] Magnetic properties and magnetocaloric effect of field-induced ferromagnet BaFeO3 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshii, N. Hayashi, M. Mizumaki, D. Matsumura, M. Takano
  • 学会等名: EMN Summer Meeting (Energy Materials Nanotechnology)
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 2014-06-09
  • 招待講演
• [学会発表] 放射光を利用した表面分析相談 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉井賢資、寺岡有殿
  • 学会等名: 第56回 表面科学基礎講座「表面・界面分析の基礎と応用」
  • 発表場所: 大阪大学 コンベンションセンター（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2014-06-04
• [学会発表] Magnetic properties and magnetocaloric effect of field-induced ferromagnet BaFeO3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Yoshii, Naoaki Hayashi, Masaichiro Mizumaki, Daiju Matsumura, Mikio Takano
  • 学会等名: EMN Summer Meeting (Energy Materials Nanotechnology)
  • 発表場所: カンクン（メキシコ）
  • 招待講演