コバルト酸化物の電子状態制御と新規超伝導研究

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16204025
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 佐藤 正俊 名古屋大学, 大学院理学研究科, 教授 (40092225)
• 研究分担者: 小林 義明 名古屋大学, 大学院理学研究科, 助教授 (60262846) ; 安井 幸夫 名古屋大学, 大学院理学研究科, 助手 (80345850)
• キーワード: コバルト酸化物 / 超伝導 / 物質開発 / 核磁気共鳴 / 中性子散乱 / 強相関係

研究概要

(1)Na_xCqO_2・yH_2O(y〜1.3)の超伝導発現機構の進展、(2)honeycomb格子系Li_2RuO_3の新型相転移の発見、(3)LiVCuO_4というこれまでの系とは異なった特徴的系における磁気、強誘電同時(multiferroic)転移,さらには、(4)nontrivialな磁気構造を持つ系の異常ホール効果に関する詳細な議論等が今年度の成果の主な成果例である。
(1)Na_xCoO_2・yH_2Oの研究では、超伝導が新規なものかどうかを知るために、その磁気フラストレーションやCoのスピン状態変化(軌道励起)の役割の解明をめざし、銅酸化物に対する研究成果をガイドラインに、NMRと中性子散乱による詳細なデータをとってきた。特に、クーパー対がsinglet状態にあることを明快にしてきたが、さらに、転移温度鏡のNMR四重極周波数ν_Qに対するプロットによって得られた相図に現れた、超伝導相を真っ二つに分断する非超伝導相の起源が、電荷秩序の出現によることを明らかにした段階である。(2)Li_2RuO_3では、約540Kに相転移を発見し、それがRu-Ruの分子軌道の形成を伴った新型転移であることを構造決定等を通して明らかにした。つぎに、(3)LiVCuO_4系がいわゆるmultiferroic転移を持つことを、スピン1/2の簡単な系に初めて発見した。これは今後、この現象の理解に大きき寄与するものと期待される。(4)nontrivialな磁気構造を持つ系の特異な異常ホール効果は、理論的に提案されたカイラリティ機構との関連で大きな興味を引くものであるが、その提案の直接的きっかけとなったNd_2Mo_2O_7の特異な異常ホール効果(我々が発見した)が、カイラリティ機構では説明できないことを中性子磁気構造解析を通して明らかにした。カイラリティ機構が有効な系の有無は今後の課題である。

研究成果

• [雑誌論文] New Type Phase Transition of Li_2RuO_3 with Honeycomb Structure (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoko Miura et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 76 No.3 ページ: 033705(1-4)
• [雑誌論文] Successive Magnetic Transitions of the Kagome Staircase Compound Co_3V_2O_8 Studied in Various Magnetic Fields (2007)
  • 著者名/発表者名: Yukio Yasui et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 76 No.3 ページ: 034706(1-8)
• [雑誌論文] Ferroelectric Transition Induced by the Incommensurate Magnetic Ordering in LiCuVO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Naito et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 76 No.2 ページ: 023708(1-3)
• [雑誌論文] Unusual Behavior of the Anomalous Hall Effect of Systems With Non-Trivial Magnetic Structures (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Sato
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater. 310 ページ: 1021-1023
• [雑誌論文] Studies on the Anomalous Hall Effect of Nd_2Mo_2O_7-Test of the Chirality Mechanism (2007)
  • 著者名/発表者名: Y Yasui et al.
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater. ページ: e544-e546
• [雑誌論文] MAGNETIC MEASUREMENTS AND NEUTRON STUDIES ON YBaCo_4O_7 AND LuBaCo_4O_7 (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Soda et al.
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater. 310 ページ: e441-e442
• [雑誌論文] STUDIES OF MAGNETIC BEHAVIOR OF SPIN-1/2 FRUSTRATED SYSTEM Hg_2Cu_2F_6S (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Kawabata et al.
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater. 310 ページ: 1295-1296
• [雑誌論文] HALL RRSISTIVITY OF RBaCo_2O_<5.5> (R = Y AND RARE EARTH ELEMENTS) (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Fujita et al.
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater. 310 ページ: e234-e236
• [雑誌論文] SPIN GAP BEHAVIOR OF DISTORTED HONEY-COMB LATTICE SYSTEM Na_3Cu_2SbO_6 (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Miura et al.
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater. 310 ページ: e389-391
• [雑誌論文] NMR STUDIES OF SUCCESSIVE TRANSITION IN Na_<0.5>CoO_2 (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Kobayashi et al.
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater. 310 ページ: 675-677
• [雑誌論文] MAGNETIC AND THERMAL PROPERTIES OF Co_3V_2O_8 AND Ni_3V_2O_8 (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Kobayashi et al.
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater. 310 ページ: 1160-1161
• [雑誌論文] STRUCTURAL STUDIES OF THE PYROCHLORE-RELATED SPIN-1/2 SYSTEM Ag_2Cu_2O_3 (2007)
  • 著者名/発表者名: D.Uematsu et al.
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater 310 ページ: 387-388
• [雑誌論文] NMR AND NEUTRON SCATTERING STUDIES ON Na_xCoO_2・yH_2O (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Sato et al.
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater. 310 ページ: 666-668
• [雑誌論文] STUDIES OF SUCCESSIVE TRANSITIONS IN K_<0.5>CoO_2 (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Yokoi et al.
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater. 310 ページ: 672-674
• [雑誌論文] OBSERVATION OF THE IN-PLANE ORDERING OF D_2O MOLECULES IN Na_XCoO_2 yD_2O BY NEUTRON DIFFRACTION (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Moyoshi et al.
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater. 310 ページ: 654-656
• [雑誌論文] Structural Studies of Pyrochlore-Related Spin-1/2 System Ag_2Cu_2O_3 (2006)
  • 著者名/発表者名: D.Uematsu et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75 No. 12 ページ: 124601-(1-5)
• [雑誌論文] Anomalous Hall Resistivity of TaBaCo_2O_<5.53> with Non-trivial Magnetic Structure (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Fujita et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75 No. 11 ページ: 114710-(1-7)
• [雑誌論文] Existence of the Co^<3+> Low Spin State in TbBaCo_2O_<5.5> (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Soda et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75 No. 10 ページ: 104708-(1-7)
• [雑誌論文] Studies of the Anomalous Hall Effect and Magnetic Structure of Nd_2Mo_2O_7 - Test of the Chirality Mechanism- (2006)
  • 著者名/発表者名: Yukio Yasui et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75 No. 8 ページ: 84711-(1-11)
• [雑誌論文] Spin-Gap Behavior of Na_3Cu_2SbO_6 with Distorted Honeycomb Structure (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoko Miura et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75 No.8 ページ: 84707-(1-6)
• [雑誌論文] Magnetic properties of superconducting cobalt oxides Na_xCoO_2・yH_2O (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki KOBAYASHI et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75 No. 7 ページ: 74717-(1-6)
• [雑誌論文] Search for Magnetic Excitation Spectra of Na_xCoO_2・yD_2O-Neutron Scattering- (2006)
  • 著者名/発表者名: Taketo Moyoshi et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75 No. 7 ページ: 074705-(1-6)
• [雑誌論文] Magnetic Structure of YBaCo_4O_7 with Co-O Kagome- and Triangular Lattices (2006)
  • 著者名/発表者名: Minoru Soda et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75 No. 5 ページ: 054707-(1-6)
• [雑誌論文] Magnetic and Metal-Insulator Transitions in β-Na_<0.5>CoO_2 and γ-K_<0.5>CoO_2-NMR and Neutron Diffraction Studies- (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Watanabe et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75 No. 3 ページ: 034716-(1-8)
• [雑誌論文] Photoemission Study of RBaCo_2O_<6-δ> (R=Tb, Nd, δ =0.5, 1.0) (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Takubo et al.
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 73 ページ: 075102
• [雑誌論文] Electron-phonon coupling reflecting dynamic charge inhomogeneity in copper-oxide superconductors (2006)
  • 著者名/発表者名: D.Reznik et al.
  • 雑誌名: Nature 440 ページ: 1170-1173