ミュオンスピン回転緩和法による層状コバルト酸化物の全領域電子・磁気状態図の解明

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19340107
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 株式会社豊田中央研究所
• 研究代表者: 杉山 純 株式会社豊田中央研究所, 先端研究センター・連携研究部門・粒子線利用解析プログラム, 主席研究員 (40374087)
• 研究分担者: 向 和彦 株式会社豊田中央研究所, 右京特別研究室, 研究員 (50394812) ; 野崎 洋 株式会社豊田中央研究所, 分析計測部ナノ解析研究室, 研究員 (90394890) ; 池戸 豊 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究員 (90415050) ; 原田 雅史 株式会社豊田中央研究所, 先端研究センター・連携研究部門・粒子線利用解析プログラム, 研究員 (60394839)
• 連携研究者: 蒲沢 和也 株式会社豊田中央研究所, 先端研究センター・連携研究部門・粒子線利用解析プログラム (40329107)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 磁性

研究概要

層状構造のコバルト酸化物でコバルト価数を変化させると、高い熱電変換性能、複雑な磁性、超伝導等が出現する。そこで、局所磁気構造に敏感なミュオンスピン回転緩和法を用いて、コバルト価数と温度を変えて状態図を作成した。その結果、絶縁体と予想されていたコバルト価数4の状態は金属であること、層間の磁気的結合は弱いこと、従来手法では困難だった磁性体中のリチウムイオンの拡散を検出できること等を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic phase of the perovskite CaCrO3 studied withμ+SR (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Ofer, J. Sugiyama, M. Mansson, K.H. Chow, E.J. Ansaldo, J.H. Brewer, M. Isobe, Y. Ueda
  • 雑誌名: Physical Review B 81巻 ページ: 184405-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incommensurate spin density wave order in quasi-one-dimensional metallic anti-ferromagnet NaV2O4 (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Nozaki, J. Sugiyama, M. Mansson, M. Harada, V. Pomjakushin, V. Sikolenko, A. Cervellino, B. Roessli, H. Sakurai
  • 雑誌名: Physical Review B 81巻 ページ: 100410(R)-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Short-range spin correlations in β"-LiFeO2 from bulk magnetization, neutron diffraction, andμSR experiments (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Akiyama, Y. Ikedo, M. Mansson, T. Goko, J. Sugiyama, D. Andreica, A. Amato, K. Matan, T.J. Sato
  • 雑誌名: Physical Review B 81巻 ページ: 024404-1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] μ+SRで視る電池材料 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉山純
  • 雑誌名: 固体物理 44巻 ページ: 865-875
• [雑誌論文] Li diffusion in LixCoO2 probed by muon-spin spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, K. Mukai, Y. Ikedo, H. Nozaki, M. Mansson, I. Watanabe
  • 雑誌名: Physical Review Letters 103巻 ページ: 147601-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Muon-spin rotation/relaxation study of Ba2CoO4 (2009)
  • 著者名/発表者名: P.L. Russo, J. Sugiyama, J.H. Brewer, E.J. Ansaldo, S.L. Stubbs, K.H. Chow, R. Jin, H. Sha, J. Zhang
  • 雑誌名: Physical Review B 80巻 ページ: 104421-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative muon-spin rotation and relaxation study on the zigzag chain compounds NaMn2O4 and Li0. 92Mn2O4 (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, Y. Ikedo, O. Ofer, M. Mansson, E.J. Ansaldo, J.H. Brewer, K.H. Chow, H. Sakurai, E. Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 78巻 ページ: 084715-1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] μSR investigation of local magnetic order in LiCrO2 (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, M. Mansson, Y. Ikedo, T. Goko, K. Mukai, D. Andreica, A. Amato, K. Ariyoshi, T. Ohzuku
  • 雑誌名: Physical Review B 79巻 ページ: 184411-1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complex magnetic phases in Ca1-xNaxV2O4 with 0〓x〓1 (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, Y. Ikedo, P.L. Russo, T. Goko, E.J. Ansaldo, J.H. Brewer, K.H. Chow, H. Sakurai
  • 雑誌名: Physical Review B 78巻 ページ: 224406-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Static magnetic order on the triangular antiferromagnet LixNiO2 with x〓1 (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, K. Mukai, Y. Ikedo, H. Nozaki, P.L. Russo, D. Andreica, A. Amato, K. Ariyoshi, T. Ohzuku
  • 雑誌名: Physical Review B 78巻 ページ: 144412-1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Static magnetic order in metallic triangular anti-ferromagnet Ag2MnO2 detected by muon-spin spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, H. Nozaki, Y. Ikedo, K. Mukai, P.L. Russo, D. Andreica, A. Amato, H. Yoshida, Z. Hiroi
  • 雑誌名: Physical Review B 78巻 ページ: 104427-1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparativeμ+SR investigation of static magnetic order and anisotropy of the pure and Pb-doped Bi2Sr2Co2Oy layered cobalt dioxides (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, Y. Ikedo, H. Nozaki, P.L. Russo, J.H. Brewer, E.J. Ansaldo, S.L. Stubbs, K.H. Chow, D. Andreica, A. Amato, T. Fujii
  • 雑誌名: Physical Review B 78巻 ページ: 094422-1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Muon-spin rotation and relaxation study on the quasi-one-dimensional compounds Ca3CoRhO6, Sr4CoRh2O9, and Sr5CoRh3O12 (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, H. Nozaki, Y. Ikedo, P.L. Russo, K. Mukai, D. Andreica, A. Amato, T. Takami, H. Ikuta
  • 雑誌名: Physical Review B 77巻 ページ: 092409-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic nature of KxCoO2 near the antiferromagnetic phase with x=0. 5: Positive muon-spin rotation and relaxation (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, Y. Ikedo, P.L. Russo, H. Nozaki, K. Mukai, D. Andreica, A. Amato, M. Blangero, C. Delmas
  • 雑誌名: Physical Review B 76巻 ページ: 104412-1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic phase diagram in layered cobalt dioxide LixCoO2 (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Mukai, Y. Ikedo, H. Nozaki, J. Sugiyama, P.L. Russo, K. Nishiyama, D. Andreica, A. Amato, J.H. Brewer, E.J. Ansaldo, K.H. Chow, K. Ariyoshi, T. Ohzuku
  • 雑誌名: Physical Review Letters 99巻 ページ: 087601-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutron diffraction andμSR study on the antiferromanet BaCoO3 (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Nozaki, M. Janoschek, B. Roessli, J. Sugiyama, L. Keller, J.H. Brewer, E.J. Ansaldo, G.D. Morris, T, Takami, H. Ikuta
  • 雑誌名: Physical Review B 76巻 ページ: 014402-1-7
  • 査読あり
• [学会発表] μ+SRで調べる固体内Li拡散, 第1回MLFシンポジウム, 招待講演 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉山純
  • 学会等名: いばらき量子ビーム研究センター
  • 発表場所: 東海
  • 年月日: 20100329-20100330
• [学会発表] V酸化物のμSR II:K2V8O16 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉山純, 池戸豊, 礒部正彦, 上田寛, O. Ofer, E.J. Ansaldo, J.H. Brewer, K.H. Chow, M. Mansson
  • 学会等名: 日本物理学会, 2010年年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 20100320-20100323
• [学会発表] ミュオンで視る固体内イオン拡散:LixCoO2 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉山純, 向和彦, 池戸豊, 野崎洋, 渡邊功雄, M. Mansson
  • 学会等名: 第35回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20091207-20091209
• [学会発表] Microscopic magnetic nature of water absorbed Na0. 35CoO2 investigated by NMR, NQR, andμ+SR (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ohta, M. Mansson, Y. Ikedo, J. Sugiyama, C. Michioka, K. Yoshimura, J.H. Brewer, E.J. Ansaldo, S.L. Stubbs, K.H. Chow, J.S. Lord
  • 学会等名: 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity (M2S-IX)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20090907-20090912
• [学会発表] Theμ+-OH bond in misfit-layered cobalt dioxide [Ca0. 85OH]1. 16[CoO2] (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Mansson, Y. Ikedo, J. Sugiyama, H. Nozaki, P.L. Russo, D. Andreica, M. Shizuya, M. Isobe, E. Takayama-Muromachi
  • 学会等名: International Conference on Magnetism (ICM2009)
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 20090726-20090731
• [学会発表] Magnetic order in the zigzag chain compounds NaMn2O4 and LiMn2O4 (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikedo, M. Mansson, O. Ofer, T. Goko, J. Sugiyama, J.H. Brewer, E.J. Ansaldo, K.H. Chow, H. Sakurai, E. Takayama-Muromachi
  • 学会等名: International Conference on Magnetism (ICM2009)
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany(in Abstracts)
  • 年月日: 20090726-20090731
• [学会発表] μ+SR investigation of local magnetic order in LiCrO2 (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Mansson, Y. Ikedo, J. Sugiyama, K. Mukai, D. Andreica, A. Amato, K. Ariyoshi, T. Ohzuku
  • 学会等名: International Conference on Magnetism (ICM2009)
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany(in Abstracts)
  • 年月日: 20090726-20090731
• [学会発表] Incommensurate spin density wave order in the metallic antiferromagnet NaV2O4 (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Nozaki, M. Mansson, H. Harada, J. Sugiyama, V. Pomjakshin, B. Roessli, A. Gervellino, H. Sakurai
  • 学会等名: International Conference on Magnetism (ICM2009)
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany(in Abstracts)
  • 年月日: 20090726-20090731
• [学会発表] 超低速ミュオンで見る電池 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉山純
  • 学会等名: 日本物理学会, 第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学, 東京
  • 年月日: 20090327-20090330
• [学会発表] Abnormal thermal history of LiMn2O4 (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kamazawa, M. Harada, Y. Ikedo, K. Mukai, J. Sugiyama, T.J. Sato, K. Iida, M. Tyagi
  • 学会等名: 9th International Conference on Quasi- elastic Neutron Scattering (QENS2009)
  • 発表場所: PSI, Villigen, Switzerland
  • 年月日: 20090210-20090213
• [学会発表] Magnetic phase diagram of Li[MgxMn2-x]O4 spinel (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, K. Mukai, Y. Ikedo, P.L. Russo, J.H. Brewer, E.J. Ansaldo, K.H. Chow, K. Ariyoshi, T. Ohzuku
  • 学会等名: 11th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation, and Resonance (μSR08)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan(in Abstract Book)
  • 年月日: 20080721-20080725
• [学会発表] μSR study on delafossite CuCr1-xMgxO2 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikedo, J. Sugiyama, H. Nozaki, K. Mukai, P.L. Russo, D. Andreica, A. Amato, Y. Ono, T. Kajitani
  • 学会等名: 11th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation, and Resonance (μSR08)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan(in Abstract Book)
  • 年月日: 20080721-20080725
• [学会発表] High pressureμSR Study on cobalt oxide spinel (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikedo, J. Sugiyama, H. Nozaki, K. Mukai, H. Itahara, P.L. Russo, D. Andreica, A. Amato
  • 学会等名: 11th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation, and Resonance (μSR08)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan(in Abstract Book)
  • 年月日: 20080721-20080725
• [学会発表] Annihilation of antiferromagnetic order in LiCoO2 by excess Li (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, Y. Ikedo, H. Nozaki, K. Mukai, D. Andreica, A. Amato, M. Menetrier, D. Carlier, C. Delmas
  • 学会等名: High pressureμSR Study on cobalt oxide spinel
  • 発表場所: Tsukuba, Japan(in Abstract Book)
  • 年月日: 20080721-20080725
• [学会発表] Complex magnetic order in quasi-one- dimensional compound Ca3CoIrO6 (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, H. Nozaki, Y. Ikedo, G.D. Morris, P.L. Russo, J.H. Brewer, E.J. Ansaldo, S. Hebert, A. Maignan
  • 学会等名: High pressureμSR Study on cobalt oxide spinel
  • 発表場所: Tsukuba, Japan(in Abstract Book)
  • 年月日: 20080721-20080725
• [学会発表] Microscopic magnetic nature of layered cobalt dioxides AxCoO2 with A=Li, Na, and K investigated by muon-spin rotation and relaxation (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama
  • 学会等名: International Symposium on Pulsed Neutron and Muon Sciences (IPS08), 招待講演
  • 発表場所: Mito, Japan(in Program and Abstracts)
  • 年月日: 20080305-20080307
• [学会発表] Magnetic nature of LixCoO2, LixNiO2, and Li[LixMn2-x]O2 investigated byμSR (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, K. Mukai, Y. Ikedo, H. Nozaki, P.L. Russo, J.H. Brewer, E.J. Ansaldo, K.H. Chow, D. Andreica, A. Amato, T. Suzuki, I. Watanabe, K. Ariyoshi, T. Ohzuku
  • 学会等名: 6th Workshop on Orbital Physics and Novel Phenomena in Transition Metal Oxides
  • 発表場所: Stuttgart, Germany(in Book of Abstracts)
  • 年月日: 20071010-20071011
• [学会発表] Magnetic and electronic properties of layered cobalt dioxides AxCoO2 with A=Li, Na, and K (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama
  • 学会等名: 14th Semiconducting and Insulating Materials Conference (SIMC-XIV), 招待講演
  • 発表場所: Fayetteville, AR USA(in Abstracts)
  • 年月日: 20070515-20070520
• [学会発表] LiMn2O4の中性子散乱-Liイオン拡散/磁性/格子-, 同上
  • 著者名/発表者名: 蒲沢和也, 野崎洋, 原田雅史, 向和彦, 池戸豊, 杉山純, 飯田一樹, 佐藤卓, Y. Qiu, M. Tyagi
  • 学会等名: 日本物理学会, 2010年年次大会
• [学会発表] β"-LiFeO2における短距離スピン相関と超常磁性的性質
  • 著者名/発表者名: 秋山了太, 池戸豊, 後神達郎, 杉山純, 佐藤卓, M. Mansson, D. Andreica, A. Amato, K. Matan
  • 学会等名: 日本物理学会, 2010年年次大会