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2018 年度 実績報告書

アニオン置換を中心とした新規メリライト化合物の合成と物性制御

研究課題

研究課題/領域番号 16K05712
研究機関北海道大学

研究代表者

土井 貴弘  北海道大学, 理学研究院, 助教 (20359483)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードメリライト / 複合アニオン化合物 / 低次元磁性 / 磁気秩序 / 磁気フラストレーション / 第一原理バンド計算 / 希土類元素 / 構造相転移
研究実績の概要

本研究課題では新規メリライト型化合物やその関連化合物の合成と物性制御を目指して、その化学組成に対して従来のカチオン置換に加えてアニオンサイトの置換を行うことで新物質探索を試みた。さらに、メリライトの特徴のひとつである低次元構造に着目して物性研究を行うとともに、新たな低次元磁性を示す物質の探索や遷移金属のスピン挙動の系統的理解を目指して、関連構造を持つ化合物系へ研究を展開して以下の成果を得た:
【メリライト型化合物の合成と物性】(1) メリライト型化合物Sr2MnGe2O7において、酸素不定比性とそれに伴うMnイオンの酸化状態への変化を見い出し、構造や物性への影響を明らかにした。(2) 複合アニオン型の新規メリライトへ研究を展開し、オキシ硫化物メリライトSr2MnGe2S6Oの合成に成功し、その構造と磁性を明らかにした。アニオンの変化により相互作用が強められ、磁気転移温度が従来の酸化物より大きく上昇することを見い出した。(3) メリライトと同じカチオン配列を持つ複合アニオン型フレスノイトの合成に成功し、結晶学的なアニオンの配列の違いを反映することで磁気的相互作用が10倍以上に強化されることを発見した。
【低次元構造を持つ化合物の合成と物性】(1) 理想的な二次元三角格子を有する層状酸化物Ba2La2MW2O12(M = Mn, Fe, Ni, Zn)に対して中性子回折実験を行い、従来とは異なる構造を有することを明らかにし、低温で強磁性や反強磁性の磁気秩序を示すことを見い出した。
(2) 一次元的な構造的特徴を有するフルオライト派生化合物Ln3MO7(Ln = 希土類; M = Nb, Ta等)に関して、固体酸化物中では不安定なCe3+を含むCe3MO7(M = Nb, Ta)の新規合成や、希土類のイオン半径の僅かな違いがもたらす構造相転移の詳細を明らかにした。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Magnetic Properties of Rare Earth Rhenium Oxides Ln3ReO7 (Ln = Y, Er-Lu) with Fluorite-related Structure.2018

    • 著者名/発表者名
      M. Inabayashi, Y. Doi, M. Wakeshima and Y. Hinatsu
    • 雑誌名

      J. Ceram. Soc. Jpn.

      巻: 126 ページ: 920-924

    • DOI

      10.2109/jcersj2.18127

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Properties of Praseodymium-containing Double Perovskites (Ba1-xSrx)2PrRuO62018

    • 著者名/発表者名
      Y. Endo, Y. Doi, and Y. Hinatsu
    • 雑誌名

      J. Solid State Chem.

      巻: 267 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2018.08.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Transitions of Sm3NbO7, (Sm1-xLnx)3NbO7 (Ln = Nd, Eu) and Sm3TaO7 with Fluorite-related Structure.2018

    • 著者名/発表者名
      M. Inabayashi, Y. Doi, M. Wakeshima, and Y. Hinatsu
    • 雑誌名

      J. Ceram. Soc. Jpn.

      巻: 126 ページ: 743-749

    • DOI

      10.2109/jcersj2.18054

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multistep Development of the Hyperfine Fields in lambda-(BEDT-STF)2FeCl4 Studied by Mossbauer Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      S. Fukuoka, M. Sawada, T. Minamidate, N. Matsunaga, K. Nomura, Y. Ihara, A. Kawamoto, Y. Doi, M. Wakeshima, and Y. Hinatsu
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 87 ページ: 093705 1-5

    • DOI

      10.7566/JPSJ.87.093705

    • 査読あり
  • [学会発表] 三元系希土類アンチモナイドLn6MSb15 (M = Mn, Zn, In)の電子物性2018

    • 著者名/発表者名
      分島 亮、三塚 里穂、土井 貴弘、日夏 幸雄
    • 学会等名
      第34回 希土類討論会
  • [学会発表] Diverse structures of perovskite-type oxides containing rare earths, and their thermal and magnetic properties2018

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hinatsu, Yoshihiro Doi, Makoto Wakeshima
    • 学会等名
      The 12th European Symposium on Thermal Analysis and Calorimetry (ESTAC12)
    • 国際学会
  • [学会発表] 層状鉄オキシセレナイドの磁性2018

    • 著者名/発表者名
      杉本 陽慈、分島 亮、土井 貴弘、日夏 幸雄
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
  • [学会発表] フレスノイト型化合物Ba2MnSi2O7Clの結晶構造と磁気的性質2018

    • 著者名/発表者名
      呉羽 美紀、土井 貴弘、遠堂 敬史、分島 亮、日夏 幸雄
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
  • [学会発表] 新規メリライト型複合金属酸化物の優れた酸素発生反応触媒活2018

    • 著者名/発表者名
      小川 哲志、鈴木 健太、齋藤 美和、土井 貴弘、本橋 輝樹
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
  • [学会発表] フレスノイト型化合物Ba2MnSi2O7Clの結晶構造と磁気的性質2018

    • 著者名/発表者名
      呉羽 美紀、土井 貴弘、遠堂 敬史、分島 亮、日夏 幸雄
    • 学会等名
      平成30年度 日本セラミックス協会 東北北海道支部研究発表会

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公開日: 2019-12-27  

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