| 研究課題/領域番号 |
16K05604
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
奥寺 浩樹 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (50401881)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 鉱物物理 / 電子フォノン相互作用 |
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| 研究実績の概要 |
当初の予定では磁鉄鉱試料中に Ti, Cr をドープした試料を準備し、それらの系列試料を用いて電子フォノン相互作用を検証することとしていたが、平成28年度及び平成29年度の作業により、それら系列ではなくNi, Mnを含む系列が試料調製の点で有利であることが明らかになった。
Ni, Mn, Co を構造中に10%含む磁鉄鉱試料（Fe(2.7)Me(0.3)O(4)）は平成28年度に育成したものであるが、それらについて実施していた作業の再検討を実施した。具体的には結晶構造の精密化の条件の最適化である。これは、構造の精密化で得られた値のうち、原子の振動量に相当する数値が従来の報告とは大きく異なる値（絶対値）になっていたことへの対応である。計算方法の最適化により、これらの数値は従来に報告された値に近いものとなった。これにより、平成30年度に実施する結晶構造の検討に際して解析手法の最適化が完了したと言える。又、この解析手法の最適化には TiO(2) 、Bi(2)WO(6) 結晶についても予察的に実施した。前者については紫外線照射による電子密度分布の変化の検出（光励起された電子密度の検出）に成功し、これにより本研究に於いても電子密度分布を精密に検討することが可能であることが示された。後者についてはX線の吸収が著しい場合、散乱能が著しく異なる組み合わせと非常に近い組み合わせが混在する結晶について解析手法を最適化し、構造中の孤立電子対の密度の検出に成功した（国際会議にて発表）。
平成28年度には異種原子の含有量は共通とし原子種を様々に変えたが、平成29年度には検討する組成を二つに絞った。具体的には Ni, Mn を注入したものである。平成29年度の浮遊帯溶融域法を使った結晶育成により、Ni(x)Fe(2-x)O(4)(x=0~1) と Mn(x)Fe(2-x)O(4)(x=0~1) の二系列の磁鉄鉱試料合計14種を育成することに成功した。それらの試料の育成には相応の時間を要したため、平成29年度の作業はここまでとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成29年に予定していた作業内容は以下の通りであった。１：過去の論文の精査、２：分子軌道法を用いた理論計算への着手、３：気相輸送法による Ti(x)Fe(2-x)O(4), Cr(x)Fe(2-x)O(4) 系列試料の育成と組成の調整、４：育成した試料の組成分析、５：育成した試料の結晶構造精密化。これらのうち、１は順調に進行している（具体的には各種ドーパント、陽イオン欠損と電気伝導度の関連を整理した）。２は未着手である。３は浮遊帯溶融域法によるNi(x)Fe(2-x)O(4)(x=0~1) と Mn(x)Fe(2-x)O(4)(x=0~1) の二系列の磁鉄鉱試料の育成に切り替え、合計14種を育成した。４は平成29年度末より着手し、現在も進めているところである。５は今年度に集中して実施する。特に育成した試料数を勘案すると膨大な作業量を実施できたと言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
上述の通り検証する試料群を変更したことと、平成30年度に解析しなければならない試料数が膨大であることを考えると、今年度前半にはそれらの試料についての結晶構造精密化を実施し原子振動の様相とその変化から電子フォノン相互作用について検討を加えることに傾注すべきであると考える。今年度後半には分子軌道法による波動関数の計算と予測に取りかかるにせよ、それらと比較される側である電子密度の実測とその精度向上を最優先とする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）
平成28年度、平成29年度の計画内容として、気相輸送法を用いた試料の育成を計画していた。両年度にはそれと平行して予察的実験（浮遊帯溶融域法を用いた Ni, Mn, Co 系試料の育成）を実施し良好な結果を得た事から、平成29年度には浮遊帯溶融域法を用いたNi(x)Fe(2-x)O(4)(x=0~1) と Mn(x)Fe(2-x)O(4)(x=0~1) の二系列の磁鉄鉱試料合計14種の育成に傾注した。これらの理由により計上済みの電気炉の改造の完了が先送りされたものである。
（使用計画）
既に育成された試料について、浮遊帯溶融域法で育成された試料についても雰囲気制御が可能な電気炉を使った組成の調整は必要であり、今年度中には既存の電気炉の改造、状況によっては専用の小型電気炉の購入を見込む。
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