深い3d準位のもたらす新しい化学と物理:新物質開発と化学的・物理的機能の探索

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17105002
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高野 幹夫 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 特定拠点教授 (70068138)
• 研究分担者: 島川 祐一 京都大学, 化学研究所, 教授 (20372550) ; 寺嶋 孝仁 京都大学, 低温物質科学研究センター, 教授 (40252506) ; 東 正樹 京都大学, 化学研究所, 准教授 (40273510) ; 齊藤 高志 京都大学, 化学研究所, 助教 (40378857) ; 山本 真平 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 特定拠点助教 (20362395) ; 古屋仲 秀樹 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 特定拠点准教授 (40248620) ; 陰山 洋 京都大学, 工学研究科, 教授 (40302640) ; 林 直顕 京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (70346047) ; 市川 能也 京都大学, 化学研究所, 特定助教 (70365691) ; 武田 保雄 三重大学, 工学部, 教授 (60093051) ; 草野 圭弘 倉敷芸術科学大学, 芸術学部, 准教授 (40279039) ; 藤森 淳 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10209108) ; 永長 直人 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60164406) ; 椋田 秀和 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (90323633) ; 川上 隆輝 日本大学, 理工学部, 講師 (20366561)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• キーワード: 固体化学 / 遷移金属酸化物 / 高原子価 / 強相関系 / 高温超伝導体 / 高圧合成 / 光電子分光 / メスバウア効果

研究概要

入手しやすく、比較的安全な3d遷移金属の酸化物は学術的にも実用的にも価値が高い。本研究では、以下の観点に基づきさらなる新規開発を試みた。Fe^<4+>やCo^<4+>、Cu^<3+>のように周期律後半にあって価数の高いイオンは深いd準位をもち、周囲にいる酸素イオンを酸化して活性化する。新発見したBaFe^<4+>O_3は、無数の鉄酸化物の中で初めて常圧下で強磁性を示した。活性化された酸素イオンが鉄磁気モーメントを、通常とは異なって平行に整列させるためである。

研究成果

• [雑誌論文] Theory of the Thermal Hall Effect in Quantum Magnets (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Katsura, N. Nagaosa, P.A. Lee
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 104 ページ: 066403-1-066403-4
• [雑誌論文] Spin transition in a four-coordinate iron oxide (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kawakami, Y. Tsujimoto, H. Kageyama, Xing-Qiu Chen, C.L. Fu, C. Tassel, A. Kitada, S. Suto, K. Hirama, Y. Sekiya, Y. Makino, T. Okada, T. Yagi, N. Hayashi, K. Yoshimura, S. Nasu, R. Podloucky, M. Takano
  • 雑誌名: Nature Chem. 1 ページ: 371-376
• [雑誌論文] Infinite-layer iron oxide with a square-planar coordination (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsujimoto, C. Tassel, N. Hayashi, T. Watanabe, H. Kageyama, K. Yoshimura, M. Takano, M. Ceretti, C. Ritter, W. Paulus
  • 雑誌名: Nature 450 ページ: 1062-1065
• [雑誌論文] Pressure-Induced Intermetallic Valence Transition in BiNiO3 (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Azuma, S. Carlsson, J. Rodgers, M.G. Tucker, M. Tsujimoto, S. Ishiwata, S. Isoda, Y. Shimakawa, M. Takano, J.P. Attfield
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 129 ページ: 14433-14436
• [雑誌論文] Two-Staged Magnetoresistance Driven by the Ising-Like Spin Sublattice in SrCo6O11 (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Ishiwata, I. terasaki, F. Ishii, N. Nagaosa, H. Mukuda, Y. Kitaoka, T. Saito, M. Takano
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 98 ページ: 217201-1-217201-4
• [雑誌論文] An Intrinsic Bond-Centered Electronic Glass with Unidirectional Domains in Underdoped Cuprates (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kohsaka, M. Azuma, M. Takano, 他9名
  • 雑誌名: Science 315 ページ: 1380-1385
• [雑誌論文] Uniform Mixing of Antiferromagnetism and High-Temperature Superconductivity in Electron-Doped Layers of Four-Layered Ba2Ca3Cu4O8F2: A New Phenomenon in an Electron Underdoped Regime (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Shimizu, H. Mukuda, Y. Kitaoka, A. Iyo, Y. Tanaka, Y. Kodama, K. Tokiwa, T. Watanabe
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 98 ページ: 257002-1-257002-4
• [雑誌論文] Chemical Potential Shift in Lightly-Doped to Optimally-Doped Ca2-xNaxCuO2Cl2 (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Yagi, T. Yoshida, A. Fujimori, Y. Kohsaka, M. Misawa, T. Sasagawa, H. Takagi, M. Azuma, M. Takano
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 73 ページ: 172503-1-172503-4
• [雑誌論文] Blue-Light Emission at Room Temperature from Ar+-Irradicated SrTiO3 (2005)
  • 著者名/発表者名: D. Kan, T. Terashima, Y. Shimakawa, M. Takano, 他7名
  • 雑誌名: Nature Mat. 4 ページ: 816-819
• [雑誌論文] A Designed New Ferromagnetic Ferroelectric Bi2NiMnO6 (2005)
  • 著者名/発表者名: M. Azuma, K. Takata, T. Saito, S. Ishiwata, Y. Shimakawa, M. Takano
  • 雑誌名: J. Amer. Chem. Soc. 127 ページ: 8889-8892
• [学会発表] High Pressure Synthesis of Functional Transition Metal Oxides (2007)
  • 著者名/発表者名: M Azuma
  • 学会等名: ICMR Workshop on Functional Oxide Materials
  • 発表場所: Santa Barbara, USA
  • 年月日: 20070819-20070823
• [学会発表] NMR Study in Multilayered Cuprates (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Mukuda
  • 学会等名: The 6th Asia-Pacific Workshop on Frontiers of Condensed Matter Science and Symposium on 20-years Anniversary of discovery of YBCO
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20070413-20070416
• [学会発表] Search for New Phases and New Functions in the 3d TM-Oxide Family- as a Function of the Depth of the d Levels and Oxygen Deficiency (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Takano
  • 学会等名: XV International Materials Research Congress
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 20060820-20060824
• [学会発表] Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy of Perovskite-Type Transition-Metal Oxides (2005)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimori
  • 学会等名: Indo-US Conference on Novel and Complex Materials
  • 発表場所: Kolkata, India
  • 年月日: 20051026-20051029
• [学会発表] Lithium Transition Metal Nitrides as Insertion Anodes for Lithium Ion Batteries (2005)
  • 著者名/発表者名: Y. Liu, N. Imanishi, A. Hirano, Y. Takeda
  • 学会等名: 15th International Conference on Solid State Ionics
  • 発表場所: Baden-Baden, Germany
  • 年月日: 20050717-20050722
• [産業財産権] 正方晶BiCoO3及びその製造方法 (2007)
  • 発明者名: 東正樹, 新高誠司
  • 権利者名: 独立行政法人科学技術振興機構
  • 産業財産権番号: 特願・14 2003-336507
  • 出願年月日: 20070300