研究課題
基盤研究(B)
本研究は申請者らが作り上げた酸素分圧制御装置を駆使して、さらにこれも申請者らが近年その合成に成功してきたいくつかの希土類マンガナイト系の新物質を基本にして、特異な磁気的性質や酸素八面体の傾き模型による相転移をもつ新しい物質の開発研究を4年計画で系統的に行ったものである。その結果極低酸素分圧下にて合成に成功したLn_2MnTiO_6があり、これらについて一連の希土類(Ln)についてしらべ、これらペロブスカイト型のものに希土類により3種類の結晶系が存在することや、磁性についても極めて遠く離れたイオン間での相互作用を有する反強磁性のものが見つかった。さらに貴金属元素をマンガンと置換した新しい物質相では高温で相転移をもつものをいくつか発見し、これらの磁性も反強磁性と強磁性の混じった系であることをしらべた。さらに層状ペロブスカイトBaLn_2Mn_2O_7や(Ca,Ln)_2MnO_4(Ln=希土類)でも高温および低温での極めて多様な相転移の存在をいくつか発見したが、これらは基本的にはペロブスカイト型関連構造をとるが、いずれも骨格の酸素八面体が少し歪んでいて、それらの互いの傾き方によりいろいろな結晶系をとることを一連の希土類について高温X線、低温X線回折や電子線回折および高分解能電子顕微鏡的研究でその相転移挙動を解明することができた。本研究の特色として、特に単結晶を試料として用いて相平衡を解明することが可能になったことがある。さらにパイロクロア型結晶構造をもつ物質についてもLn_2Mn_2O_7で表される基本物質でBサイトのMnの一部をTa,Nbなどと置換したものや、Wに置換したものについて一連のパイロクロア関連構造の新物質の開発に成功して、上記手法で解析をした。以上により物質合成やその安定性について新しい知見を得ることができた。これらの研究成果についてはいくつかの学術雑誌に発表している。
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