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2009 年度 実績報告書

物質新機能開発戦略としての精密固体科学:機能複合相関新物質の探索と新機能の探究

研究課題

研究課題/領域番号 19GS0207
研究機関京都大学

研究代表者

島川 祐一  京都大学, 化学研究所, 教授 (20372550)

研究分担者 小野 輝男  京都大学, 化学研究所, 教授 (90296749)
東 正樹  京都大学, 化学研究所, 准教授 (40273510)
倉田 博基  京都大学, 化学研究所, 准教授 (50186491)
木村 滋  (財)高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主幹研究員 (50360821)
小口 多美夫  広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (90253054)
キーワード固体化学 / 物質合成 / 微細加工 / 構造解析 / 電子状態計算
研究概要

本研究では新物質開発・新物性探索を中心に実験を進めているが、高圧合成法を用いて幾つかの新しいAサイト秩序型ペロブスカイト酸化物を見出し、放射光X線や電子顕微鏡を使ったナノ構造解析、第一原理計算による電子状態解析を進めた。その他、高圧法により合成されたBiCoO3の構造やスピン状態についても、実験と電子状態計算の両面から、その大きな歪みを持った結晶構造と特異なスピン状態についての理解が進んだ。また、無限層構造単結晶薄膜に関する研究では、CaFeO2への還元過程において、酸素の拡散に異方性があることを明らかにした(Nature Chemistry誌掲載)。この成果は、低温で動作可能な燃料電池などへの応用展開も考えられるため、イオン伝導体としての物性評価も今後進めていく予定である。電流-磁気機能複合相関に関しては、電流印加下のスピン波の速度や振幅の測定から、スピントロニクスで重要な材料定数であるスピン分極率などを定量的に評価することが可能であることを明らかにした。
評価技術に関しては、SPring-8放射光を利用した高分解能マイクロX線回折装置にシングルバンチ切り出しX線チョッパーシステムを組み合わせることに成功した。これにより、サブナノ秒オーダーの時分割マイクロX線回折測定が可能となった。走査型透過電子顕微鏡には電子エネルギー損失分光法を複合して、原子分解能像を観察しながら特定原子サイト近傍の電子構造を探索するサイト分解EELS法を開発した。物質合成グループが作製したLa2SnCuO6薄膜やCaFeO2.5薄膜についてナノレベルの構造歪みや欠陥構造を明らかにすることが出来た。

  • 研究成果

    (62件)

すべて 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (33件) (うち査読あり 33件) 学会発表 (23件) 備考 (4件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Anisotropic oxygen diffusion at low temperature in perovskite-structure iron oxides2010

    • 著者名/発表者名
      S.Inoue, et al.
    • 雑誌名

      Nature Chemistry 2

      ページ: 213

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antiferromagnetic interaction between A'-site Mn spins in A-site-ordered perovskite YMn3A140122010

    • 著者名/発表者名
      T.Tohyama, et al.
    • 雑誌名

      Inorg.Chem. 49

      ページ: 2492

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermally formed conducting filaments in a single-crystalline NiO thin film2010

    • 著者名/発表者名
      M.Kawai, et la.
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 96

      ページ: 072106

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local conduction in junctions composed of Pt and single-crystalline Nb-doped SrTiO32010

    • 著者名/発表者名
      Kan, et al.
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 518

      ページ: 3246

    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-pot hydrothermal synthesis of uniformly cubic Co3O4 nanocrystals2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Teng, et al.
    • 雑誌名

      Mater.Lett. 64

      ページ: 239

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Modes in Elliptical Nanorings in the Vortex State : Two-Dimensional Mapping by Micro-Focused Brillouin Light2010

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

      IEEE transactions on magnetics 46

      ページ: 199

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature dependence of the visibility in an electronic Mach-Zehnder interferometer2010

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

      Physica E 42

      ページ: 1091

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonequilibrium Fluctuation Relations in a Quantum Coherent Conductor2010

    • 著者名/発表者名
      S.Nakamura, et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 104

      ページ: 080602

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Angular-Resolution Microbeam X-ray Diffraction with CCD Detector2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Imai, et al.
    • 雑誌名

      AIP Conf.Proc. 1212

      ページ: 30

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural change of direct silicon bonding substrates by interfacial oxide out-diffusion annealing2010

    • 著者名/発表者名
      T.Kato, et al.
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 518

      ページ: S147

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous Measurements of Pico-Second Lattice and Charge Dynamics in Co-Fe Cyanides2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Fukuyama, et al.
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Express 3

      ページ: 013003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charge Disproportionation and Charge Transfer in A-site Ordered Perovskites Containing Iron2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Shimakawa, M.Takano
    • 雑誌名

      Z.Anorg.Allg.Chem. 635

      ページ: 1882

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct observation of the pressure-induced charge redistribution in BiNiO3 by x-ray absorption2009

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

      Phys.Rev., B 80

      ページ: 233104

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Various Valence States of Square-Coordinated Mn in A-Site-Ordered Perovskites2009

    • 著者名/発表者名
      Y.W.Long, et al.
    • 雑誌名

      T.Amer.Chem.Soc. 131

      ページ: 16244

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Site-resolved oxygen K-edge ELNES of the layered double perovskite La2CuSnO62009

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

      Phys.Rev.B 80

      ページ: 165123

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local analysis of the edge dislocation core in BaTiO3 thin film by STEM-EELS2009

    • 著者名/発表者名
      H.Kurata, et al.
    • 雑誌名

      J.Microscopy 236

      ページ: 128

    • 査読あり
  • [雑誌論文] HAADF-STEM analysis of layered double perovskite La2CuSnO6 grown epitaxially2009

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

      J.Microscopy 236

      ページ: 100

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metallic versus insulating behavior in the A-site ordered perovskite oxides ACu3Co4O12(A=Ca and Y)2009

    • 著者名/発表者名
      T.Mizokawa, et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 80

      ページ: 125105

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intermetallic Charge Transfer in A-Site-Ordered Double Perovskite BiCu3Fe4O122009

    • 著者名/発表者名
      Y.W.Long, et al.
    • 雑誌名

      Inorg.Chem. 48

      ページ: 5962

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of unipolar resistance switching in a single-crystalline NiO thin film grown on a Pt0.8Ir0.22009

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

      Appl.Phys.Lett. 95

      ページ: 012109

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis, crystal structure, and magnetic properties of Bi3Mn4O12(NO3)oxynitrate comprising S=3/2 honeycomb2009

    • 著者名/発表者名
      O.Smirnova, et al.
    • 雑誌名

      J.Amer.Chem.Soc. 131

      ページ: 8313

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current-Induced Control of Spin-Wave Attenuation2009

    • 著者名/発表者名
      S.-M.Seo, et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 102

      ページ: 147202

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shape and thickness effects on the magnetization reversal of Py/Cu/Co nanostructures2009

    • 著者名/発表者名
      V.Bonanni, et al.
    • 雑誌名

      J.Magn.Magn.Mater. 21

      ページ: 3038

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ferromagnetism and Electronic Structures of Nonstoichiometric Heusler-Alloy Fe3-xMnxSi Epilayers2009

    • 著者名/発表者名
      K.Hamaya, et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 102

      ページ: 137204

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fixation of Orientated L10-FePt Nanoparticles on Si Substrates2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Tamada, et al.
    • 雑誌名

      Applied Physics Express 2

      ページ: 123001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Universality of bias- and temperature-induced dephasing in ballistic electronic interferometers2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamauchi, et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 79

      ページ: 161306

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conductance anomaly and Fano factor reduction in quantum point contacts2009

    • 著者名/発表者名
      S.Nakamura, et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 79

      ページ: 201308

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noise measurement system at electron temperature down to 20mK with combinations of the low pass filters2009

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

      Appl.Phys.Lett. 95

      ページ: 132106

    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray diffractometry for the structure determination of a submicrometre single powder grain2009

    • 著者名/発表者名
      N.Yasuda, et al.
    • 雑誌名

      J.Synchrotron Rad. 16

      ページ: 352

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructures in directly bonded Si substrates2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Ohara, et al.
    • 雑誌名

      Solid-State Electronics 52

      ページ: 837

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Peculiar Rashba Splitting Originating from the Two-Dimensional Symmetry of the Surface2009

    • 著者名/発表者名
      K.Sakamoto, et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 103

      ページ: 156801

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The surface Rashba effect : A k・p perturbation approach2009

    • 著者名/発表者名
      T.Oguchi, T.Shishidou
    • 雑誌名

      J.Phys. : Condens.Matter 21

      ページ: 092001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-Principles Study on the Magnetic Anisotropy in Multiferroic PbVO3 and BiCoO32009

    • 著者名/発表者名
      Y.Uratani, et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 78

      ページ: 084709

    • 査読あり
  • [学会発表] Modification of Spin Wave Propagation by Current Injection2010

    • 著者名/発表者名
      T. Ono
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 発表場所
      Portland, USA
    • 年月日
      2010-03-17
  • [学会発表] Current-induced domain wall motion against magnetic field2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ono
    • 学会等名
      6th RIEC International Workshop on Spintronics
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2010-02-05
  • [学会発表] Group-theoretical study of surface Rashba effect2010

    • 著者名/発表者名
      小口多美夫
    • 学会等名
      Symposium on Surface and Nano Science 2010
    • 発表場所
      Shizukuishi
    • 年月日
      2010-01-15
  • [学会発表] 新しい配向による機能性酸化物の合成2009

    • 著者名/発表者名
      市川能也
    • 学会等名
      日本MRS学術シンポジウム
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2009-12-07
  • [学会発表] Oxide Thin Films with the Infinite-layer Structures2009

    • 著者名/発表者名
      島川祐一
    • 学会等名
      RIKEN Workshop on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
    • 発表場所
      Saitama
    • 年月日
      2009-12-04
  • [学会発表] Current-induced magnetization dynamics of nano-magnets -Domain wall motion & Vortex core switching2009

    • 著者名/発表者名
      T.Ono
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Nanodevices and Nanotechnology
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2009-11-29
  • [学会発表] Frustrated S=3/2 honeycomb antiferromagnet Bi3Mn4O12(NO3)2009

    • 著者名/発表者名
      東正樹
    • 学会等名
      Magnetism, superconductivity and phase transitions in novel and complex materials
    • 発表場所
      Kolkata, India
    • 年月日
      2009-11-12
  • [学会発表] Surface Rashba effect : spin-orbit coupling and symmetry2009

    • 著者名/発表者名
      小口多美夫
    • 学会等名
      The 3rd Theory Meets Industry International Workshop
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      2009-11-10
  • [学会発表] Charge disproportionation and charge transfer in A-site ordered perovskites2009

    • 著者名/発表者名
      島川祐一
    • 学会等名
      7th Workshop on orbital physics and novel phenomena in transition-metal oxides
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2009-10-08
  • [学会発表] Large Positive Magnetoresistive Effect Induced by the Space-Charge Effect in Silicon2009

    • 著者名/発表者名
      K.Kobayashi
    • 学会等名
      〓nternational IMR Workshop on Group IV Spintronics
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2009-10-05
  • [学会発表] 巨大な正方晶歪みを持つPbTiO3型ペロブスカイトPbVO3とBiCoO32009

    • 著者名/発表者名
      東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2009-09-26
  • [学会発表] 新しいAサイト秩序型ペロブスカイト酸化物での電荷分離と電荷移動:酸素ホールが生み出す異常転移2009

    • 著者名/発表者名
      島川祐一
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2009-09-25
  • [学会発表] 第一原理計算による強誘電体物性予測2009

    • 著者名/発表者名
      小口多美夫
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2009-09-25
  • [学会発表] New perovskite-type structure oxides : High-pressure synthesized bulks and epitaxially grown thin films2009

    • 著者名/発表者名
      島川祐一
    • 学会等名
      Gordon Research Conferences
    • 発表場所
      Oxford, UK
    • 年月日
      2009-09-02
  • [学会発表] Current-induced magnetization dynamics -Domain wall motion & Vortex core switching2009

    • 著者名/発表者名
      T.Ono
    • 学会等名
      5th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • 発表場所
      Osaka
    • 年月日
      2009-09-01
  • [学会発表] Structural and dielectric properties of layered-structure oxide thin films2009

    • 著者名/発表者名
      島川祐一
    • 学会等名
      IMF-ISAF-2009
    • 発表場所
      Xi'an, China
    • 年月日
      2009-08-26
  • [学会発表] Giant piezoelectric response under a misfit strain in PbTiO3 : a first-principles study2009

    • 著者名/発表者名
      小口多美夫
    • 学会等名
      IMF-12 & ISAF-18
    • 発表場所
      Xian, China
    • 年月日
      2009-08-23
  • [学会発表] Current-induced domain wall motion in perpendicularly magnetized Co/Ni wires2009

    • 著者名/発表者名
      T.Ono
    • 学会等名
      SPIE, NanoScience & Engineering, Spintronics II
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2009-08-02
  • [学会発表] Ferromagnetic Cuprates CaCu3B4O12(B=Ge, Sn)Synthesized under High Pressure2009

    • 著者名/発表者名
      T.Saito, et al.
    • 学会等名
      AIRAPT-22 & HPCJ-50
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2009-07-31
  • [学会発表] Current-induced Domain Wall Motion in Perpendicularly Magnetized Co/Ni Wires2009

    • 著者名/発表者名
      T.Ono
    • 学会等名
      20th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2009-06-23
  • [学会発表] High DW velocity in Co/Ni with perpendicular anisotropy2009

    • 著者名/発表者名
      T.Ono
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference
    • 発表場所
      Sacramento, USA
    • 年月日
      2009-05-05
  • [学会発表] Large Positive Magnetoresistive Effect Induced by the Space-Charge Effect in Silicon2009

    • 著者名/発表者名
      K.Kobayashi
    • 学会等名
      Korean Physical Society Meeting
    • 発表場所
      Daejon, Korea
    • 年月日
      2009-04-23
  • [学会発表] Non-equilibrium Noise in Mesoscopic Systems2009

    • 著者名/発表者名
      K.Kobayashi
    • 学会等名
      Physics Colloquium
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2009-04-10
  • [備考] Nature Chemistry 誌に報告した「固体酸化物における低温での酸素イオン拡散の解明!-低温動作可能な固体酸化物燃料電池開発へ向けた新知見-」は関連記事が京都新聞(夕刊、8面)、経新聞(24面)、日経産業新聞(11面)、日刊工業新聞(26面)、科学新聞(1面)に掲載された他、Yahoo ニュースのトピックスにも掲載された。また、昨年度に Nature 誌に報告した「温度誘起サイト間電荷移動とそれによる負の熱膨張率の発見」は2009年5月に Nature Asia Pacific の Research Highlight に選出された。関連webページ

    • URL

      http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~shimakgr/

  • [備考]

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/fpc/

  • [備考]

    • URL

      http://sscl.kuicr.kyoto-u.ac.jp/indexj.html

  • [備考]

    • URL

      http://eels.kuicr.kyoto-u.ac.jp:8080/Root/

  • [産業財産権] 圧電薄膜、圧電素子、圧電素子の製造方法、液体吐出ヘッドおよび超音波モータ2010

    • 発明者名
      久保田純, 他
    • 権利者名
      キヤノン, 他
    • 産業財産権番号
      特願2010-045907
    • 出願年月日
      2010-03-02
  • [産業財産権] 磁気抵抗素子及び磁気感応スイッチ2009

    • 発明者名
      小林研介, 他
    • 権利者名
      京都大学
    • 産業財産権番号
      特願2009-136275
    • 出願年月日
      2009-06-05

URL: 

公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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