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2006 年度 実績報告書

ナノ構造と活性アニオンを利用した透明酸化物の機能開拓

研究課題

研究課題/領域番号 16GS0205
研究機関東京工業大学

研究代表者

細野 秀雄  東京工業大学, フロンティア創造共同研究センター, 教授 (30157028)

研究分担者 川路 均  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (10214644)
神谷 利夫  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (80233956)
平山 博之  東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (60271582)
林 克郎  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (90397034)
柳 博  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助手 (30361794)
キーワードエレクトライド / C12A7 / ユビキタス元素戦略 / 金属絶縁体転移 / 活性アニオン
研究概要

(1)C12A7の大型単結晶をCZ法によって育成することに成功した(Cryst.Growth Design誌掲載)
(2)C12A7エレクトライドの粉末が、還元雰囲気下でC12A7粉末を熱処理することで合成可能なことを見出した。
(3)2005年度に見出したメルトプロセスによって大量合成できるようになったC12A7エレクトライドの、電子放出特性を検討した結果、単結晶を処理する方法で合成した2x10^<21>cm^<-3>の電子を含有する試料とほぼ同等であることを見出した。
(4)C12A7結晶に600度Cにてイオン注入をおこなうことによって、Au-イオンをケージ中に包接することができた。
注入したAuイオンの濃度が、空のケージの数を超えると、金のナノコロイドが生成した。Au-のPLはアルカリハライド中のそれとは、波長、寿命とも大きく異なり、ホストであるC12A7に固有のケージ伝導帯か関与してことがわかった。
(5)C12A7結晶の金属化に成功した(Nano Letter2007)。金属チタンと一緒にガラス管の中に封入して、摂氏1100度で加熱することで、カゴの中の酸素イオンをほぼ100%電子で置き換えることが可能になった。その結果、絶縁体から半導体、そして金属にまで変えることに成功した。金属になったことは、以下の2つのことで確認された。
(a)温度が下がると電気抵抗が小さくなる(半導体は逆)
(b)磁性をもった不純物を少量加えると、電気抵抗が温度ともに単調に変化せず、ある温度で最低値をとるという非磁性金属に共通に見られる「近藤効果」が、明瞭に観察される。
室温での電気抵抗は、6x10^<-4>Ωcmで金属マンガン(2x10^<-4>Ωcm)と同程度で黒鉛(1.3x10^<-3>Ωcm)より一桁低い。薄膜(厚み100ナノメートル)にすると、肉眼に感じる可視の領域の光は70%以上透過するので、金属や黒鉛のように不透明ではなく、向こうが透けてみえる。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2006

すべて 雑誌論文 (6件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Role of hydrogen atoms in the photoinduced formation of stable electron centers in H-doped 12CaO-7Al_2O_3;2006

    • 著者名/発表者名
      P.Sushko et al.
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B 73

      ページ: 045120

  • [雑誌論文] Mechanisms of oxygen ion diffusion in a nanoporous complex oxide 12CaO-7Al_2O_32006

    • 著者名/発表者名
      P.Sushko et al.
    • 雑誌名

      12CaO-7Al_2O_3; Phys. Rev. B, 73

      ページ: 014101

  • [雑誌論文] Disorder of O^2 ion and incorporation of O and O^2 radicals in nanoporous crystal 12CaO-7Al_2O_3 studied by low-temperature heat capacity measurements2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Kohama
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett., 421

      ページ: 558

  • [雑誌論文] Synthesis of a Room Temperature Stable 12CaO-7Al_2O_3 Electride from the Melt and Its Application as an Electron Field Emitter2006

    • 著者名/発表者名
      S.W.Kim et al.
    • 雑誌名

      Chem. Mater., 18

      ページ: 1938

  • [雑誌論文] Photoluminescence from Au ion-implanted nanoporous single-crystal 12CaO-7Al_2O_3;2006

    • 著者名/発表者名
      M.Miyakawa et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B 73

      ページ: 205108-

  • [雑誌論文] Electron Carrier Generation in a Refractory Oxide 12CaO-7Al_2O_3 by Heating in Reducing Atmosphere : Conversion from an Insulator to a Persistent Conductor2006

    • 著者名/発表者名
      S.W.Kim et al.
    • 雑誌名

      J. Am. Ceram. Soc. 89

      ページ: 3294

  • [図書] Nanomaterials : from research to applications2006

    • 著者名/発表者名
      H.Hosono et al.
    • 総ページ数
      458
    • 出版者
      Elsevier
  • [産業財産権] ジオールまたはポリジオールの製法2006

    • 発明者名
      細野秀雄他
    • 権利者名
      東京工業大学
    • 産業財産権番号
      特願2006-268796
    • 出願年月日
      2006-09-28

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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