| 研究概要 |
多孔質結晶のゼオライトの配列ナノ空間にアルカリ金属を導入すると,バルクのアルカリ金属のs電子系とはかけ離れた新奇な性質が次々と観測される。supercageとβ-cageの二種類の細孔が二重ダイヤモンド構造で配列したゼオライトLSXにK金属を高濃度に吸蔵させて,粉末法による電気抵抗の測定を行ったところ,突然金属に転移することがわかった。さらに吸蔵量を増加するとフェリ磁性が観測される。一方,そのフェリ磁性はわずかにNaイオンを含ませることで顕著に変化し,磁性はより顕著になる。しかし,あるNa濃度を超えると,突然,磁性が消失することがわかった。NaはKと比較してイオン化エネルギーが大きい。そこで,Naイオンが集中するβcage内には深くて狭いポテンシャルが形成される結果,supercageの遍歴電子系との間に近藤状態が形成されるモデルを提案した。しかし,通常の系と異なり,supercageの電子系はnarrow bandを形成し,フェルミエネルギーがそこに来ると強相関電子系としてスピン分極する。このことによって二重ダイヤモンド構造の非等価な磁気副格子を形成してフェリ磁性を示すと考えられる。
一方,GIS-cageが8員環を共有して擬二次元的に配列したゼオライトPにおいて,NaおよびK金属を高濃度に吸蔵させたところ,光学スペクトルから,s電子はGIS-cage内には十分には閉じ込められず,金属状態が形成されることがわかった。この結果は,GIS-cageと同様の小さな細孔のSOD-cageが体心立方構造で配列したsodaliteで観測されるMott絶縁体とは大きく異なる。この違いの原因は,GIS-cageの8員環はSOD-cage同士が共有する6員環と比較して大きいためと考えられる。その結果,s電子のエネルギーバンド幅が大きくなり,遍歴性の高い状態を形成しているものと考えられる。
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