• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2004 年度 実績報告書

無秩序ナノ空間導入による負の熱膨張物質の相転移制御

研究課題

研究課題/領域番号 16560589
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

辻 利秀  北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 教授 (60023305)

研究分担者 山村 泰久  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 助手 (80303337)
キーワード負の熱膨張 / 相転移 / ナノ空間 / 秩序・無秩序 / ZrW_2O_8
研究概要

多くの物質は正の熱膨張を示すが、最近、米国のSleightらのグループが見いだしたZrW_2O_8は等方性固体でありながら、0.3-1050Kの広い温度範囲で負の熱膨張を示す非常に興味深い物質である。また、この物質は440K付近に体積変化を伴う秩序・無秩序型の構造相転移が存在するため、応用上のネックとなっている。本研究では負の熱膨張物質ZrW_2O_8のZr^<4+>サイトを3価のSc,Y,In(f電子を含まない)、3価のTm,Yb,Lu(f電子を含む)ならびに2価のMg,Znなどの低原子価イオンで置換することにより、置換イオンの周囲に無秩序なナノ空間を形成し、相転移温度を制御することを研究目的とする。
Zr_<1-x>M_xW_2O_<8-y>(M=Sc^<3+>,Y^<3+>,In^<3+>;Tm^<3+>,Yb^<3+>,Lu^<3+>;Mg^<2+>,Zn^<2+>など,x=0-0.2)の組成となるようにZrO_2,WO_3,M_2O_3(またはMO)を適切な割合で秤量後、得られた試料を乳鉢内で十分混合した。その後、混合物をペレットに成型し、空気中、1473Kで12時間反応させた後、液体窒素中に急冷することでZr_<1-x>M_xW_2O_<8-y>試料を合成した。合成した試料の粉末X線回折を行った結果、Sc^<3+>,Y^<3+>,In^<3+>,Tm^<3+>,Yb^<3+>,Lu^<3+>では単相試料が得られたが、Mg^<2+>,Zn^<2+>では不純物ピークが観測された。単相試料が得られたSc^<3+>,Y^<3+>,In^<3+>試料を現有の中・低温X線粉末回折装置にセットし、91から600Kの温度範囲で格子定数の温度依存を測定した。その結果、Scの4%置換で相転移温度が80Kも減少するという興味深い結果を得た。また、放射光による測定から、相転移温度と秩序配向したWO_4ユニットとの間に強い相関があることを見出した。この急激な相転移温度依存は配向無秩序なWO_4対を含むナノ空間を考えるモデルで説明できることを明らかにした。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2004

すべて 雑誌論文 (3件)

  • [雑誌論文] Thermodynamic Properties of Negative Thermal Expansion Materials ZrW_2O_8 Substituted for Zr site2004

    • 著者名/発表者名
      T.Tsuji, Y.Yamamura, N.Nakajima
    • 雑誌名

      Thermochimica Acta 416

      ページ: 93-98

  • [雑誌論文] Calorimetric and Raman Studies on Negative Thermal Expansion Materials Zr_<1-x>Hf_xW_2O_8 Solid Solutions2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamamura, N.Nakajima, T.Tsuji, M.Koyano, Y.Iwasa, S.Katayama et al.
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan 112・5

      ページ: S291-S293

  • [雑誌論文] Drastic Lowering of the Order-disorder Phase Transition Temperatures in Zr_<1-x>M_xW_2O_<8-y> (M=Sc, Y, In) Solid Solutions2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamamura, N.Nakajima, T.Tsuji, A.Kojima, Y.Kuroiwa et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev. B70

      ページ: 104107-1-104107-6

URL: 

公開日: 2006-07-12   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi