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

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19GS0207
• 研究種目: 学術創成研究費
• 配分区分: 補助金
• 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: 倉田 博基 京都大学, 化学研究所, 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, 副主席研究員 (50360821) ; 小口 多美夫 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (90253054) ; 菅 大介 京都大学, 化学研究所, 助教 (40378881) ; 齊藤 高志 京都大学, 化学研究所, 助教 (40378857) ; 小野 輝男 京都大学, 化学研究所, 教授 (90296749) ; 東 正樹 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (40273510) ; 小林 研介 京都大学, 化学研究所, 准教授 (10302803)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• キーワード: 固体化学 / 新物質合成 / 微細加工 / 構造解析 / 電子状態計算

研究概要

「ものつくり」という化学の原点に、近年発展の著しいナノスケールレベルの視点を加えて発展させ、機能を意識した物質創製研究を展開してきた。その結果、大きな負の熱膨張を示す鉄酸化物や、ありふれたシリコンでの巨大な磁気抵抗など、幾つかの新物質、新現象を見出した。放射光X線や高分解能電子顕微鏡を用いた構造評価、さらに第一原理による電子状態計算を駆使して、これらの新物質、新現象に見出された新しい機能特性の原理や機構の解明を果たした。

研究成果

• [雑誌論文] A-site magnetism in A-site-ordered perovskite-structure oxides (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimakawa and T. Saito
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B 巻: 249 ページ: 423-434
  • DOI: DOI:10.1002/pssb.201147477
• [雑誌論文] Tunable Spin Polarization in Bismuth Ultrathin Film on Si(111) (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Takayama, T. Sato, S. Souma, T. Oguchi, and T. Takahashi
  • 雑誌名: Nano Lett 巻: 12 ページ: 1776-1779
  • DOI: DOI:10.1021/nl2035018
• [雑誌論文] Direct observation of crystal defects in an organic molecular crystals of copper hexachlorophthalocyanine by STEM-EELS (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Haruta and H. Kurata
  • 雑誌名: Sci. Reprts 巻: 2 ページ: 252/1-4
  • DOI: DOI:10.1038/srep00252
• [雑誌論文] Selective reduction of layers at low temperature in artificial superlattice thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, M. Haruta, M. Kawai, A. Sakaiguchi, N. Ichikawa, H. Kurata, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: Sci. Reprts 巻: 1 ページ: 27/1-4
  • DOI: DOI:10.1038/srep00027
• [雑誌論文] Colossal negative thermal expansion in BiNiO_3 induced by intermetallic charge transfer (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Azuma, W. T. Chen, H. Seki, M. Czpski, S. Olga, K. Oka, M. Mizumaki, T. Watanuki, N. Ishimatsu, N. Kawamura, S. Ishiwata, M. G. Tucker, Y. Shimakawa, and J. P. Attfield
  • 雑誌名: Nature Comm 巻: 2 ページ: 347/1-5
  • DOI: DOI:10.1038/ncomms1361
• [雑誌論文] Multiferroic compounds with double-perovskite structures (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimakawa, M. Azuma, and N. Ichikawa
  • 雑誌名: Materials 巻: 4 ページ: 153-168
  • DOI: DOI:10.3390/ma4010153
• [雑誌論文] Observation of the intrinsic pinning of a magnetic domain wall in a ferromagnetic nanowire (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Koyama, D. Chiba, K. Ueda, K. Kondou, H. Tanigawa, S. Fukami, T. Suzuki, N. Ohshima, N. Ishiwata, Y. Nakatani, K. Kobayashi, and T. Ono
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 10 ページ: 194-197
  • DOI: DOI:10.1038/nmat2961
• [雑誌論文] Anisotropic oxygen diffusion at low temperature in perovskite-structure iron oxides (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue, M. Kawai, N. Ichikawa, H. Kageyama, W. Paulus, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: Nature Chemistry 巻: 2 ページ: 213-217
  • DOI: DOI:10.1038/nchem.547
• [雑誌論文] Orientation change of an infinite-layer structure LaNiO_2 epitaxial thin film by annealing with CaH_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kawai, K. Matsumoto, N. Ichikawa, M. Mizumaki, O. Sakata, N. Kawamura, S. Kimura, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 10 ページ: 2044-2046
  • DOI: DOI:10.1021/cg100178y
• [雑誌論文] Temperature-induced A-B intersite charge transfer in an A-site-ordered LaCu_3Fe_4O_12 perovskite (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. W. Long, N. Hayashi, T. Saito, M. Azuma, S. Muranaka, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: Nature 巻: 458 ページ: 60-63
  • DOI: DOI:10.1038/nature07816
• [雑誌論文] Large positive magneto-resistive effect in silicon induced by the space-charge effect (2009)
  • 著者名/発表者名: M. P. Delmo, S. Yamamoto, S. Kasai, T. Ono, and K. Kobayashi
  • 雑誌名: Nature 巻: 457 ページ: 1112-1115
  • DOI: DOI:10.1038/nature07711
• [雑誌論文] Site-resolved oxygen K-edge ELNES of the layered double perovskite La_2CuSnO_6 (2009)
  • 著者名/発表者名: S M. Haruta, H. Kurata, H. Komatsu, Y. Shimakawa, and S. Isoda
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B, 80 ページ: 165123
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.80.165123
• [雑誌論文] First-Principles Study on the Magnetic Anisotropy in Multiferroic PbVO_3 and BiCoO_3 (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Uratani, T. Shishidou, and T. Oguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 78 ページ: 084709/1-6
  • DOI: DOI:10.1143/JPSJ.78.084709
• [学会発表] New perovskite-structure oxides containing Fe with unusually oxidation states and unusual oxygen coordinations (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimakawa
  • 学会等名: 10th International Conference on Materials Chemistry
  • 発表場所: Manchester, UK
  • 年月日: 2011-07-06
• [学会発表] Local analysis by transmission electron microscope (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kurata
  • 学会等名: Japan-Taiwan Symposium on Innovative Synthesis for New Materials Chemistry
  • 発表場所: Chiang Mai
  • 年月日: 2010-12-04
• [学会発表] High-Resolution X-ray Microdiffraction Analysis of Local Strain in Semiconductor Materials (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Kimura
  • 学会等名: The 10th International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2010-11-03
• [学会発表] Modification of Spin Wave Propagation by Current Injection (2010)
  • 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] New perovskite-type structure oxides : High-pressure synthesized bulks and epitaxially grown thin films (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimakawa
  • 学会等名: Gordon Research Conferences, Solid State Chemistry
  • 発表場所: Oxford, UK
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] Giant piezoelectric response under a misfit strain in PbTiO_3 : a first-principles study (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Oguchi
  • 学会等名: IMF-12 and ISAF-18
  • 発表場所: Xian, China
  • 年月日: 2009-08-23
• [学会発表] Charge and orbital orderings in some new oxides (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Azuma
  • 学会等名: Workshop on Frontiers in Complex Oxides
  • 発表場所: Santa Barbara, USA
  • 年月日: 20080700
• [学会発表] Tuning of the Spin-dependent Transport in Quantum Point Contacts (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi
  • 学会等名: The 23rd Nishinomiya-Yukawa Memorial International Workshop
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2008-10-27
• [学会発表] Multiferroic Bi_2NiMnO_6 with a Double-Perovskite Structure : High-Pressure Synthesized Bulk and Epitaxially Grown Thin Films (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimakawa
  • 学会等名: Matrials Research Society, Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2007-11-27
• [図書] 放射光が解き明かす驚異のナノの世界:キラキラ光るDVDにどうやってデータを記録するの (2011)
  • 著者名/発表者名: 木村滋
  • 総ページ数: 125-127
  • 出版者: ブルーバックス(講談社)
• [図書] 密度汎関数法の発展-マテリアルデザインへの応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小口多美夫
  • 総ページ数: 275-292
  • 出版者: シュプリンガ・ジャパン
• [備考] 新聞発表、等2011年度にScientific Reportsに報告した「原子分解能で有機結晶中の欠陥構造観察に成功」(倉田)は関連記事が産経新聞、京都新聞に掲載された
• [備考] 2011年度にJpn. J. Appl. Phys.に報告した「圧電結晶の伸縮・変形を100万分の1秒でキャッチ」(木村)は、関連記事が日刊工業新聞に掲載された
• [備考] 2011年度にScientific Reportsに報告した「人工超格子での酸素イオン拡散の制御に成功」(島川)は関連記事が京都新聞、日刊工業新聞、科学新聞に掲載された
• [備考] 2011年度にNature Communicationsに報告した「温めると縮む新材料を発見」(東、島川)は関連記事が朝日新聞、京都新聞、日経産業新聞に掲載された
• [備考] 2010年度にNature Materialsに報告した「磁石を使ったメモリに道:磁壁の電流による移動の要因を解明」(小林、小野)は関連記事が京都新聞に掲載された
• [備考] 2010年度にNature Chemistry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」(島川)は関連記事が京都新聞、産経新聞、日経産業新聞、日刊工業新聞に掲載された他、Yahooニュースのトピックスにも取り上げられた
• [備考] 2009年度にNatureに報告した「温度誘起サイト間電荷移動と負の熱膨張率の発見」(島川、東)は関連記事が毎日新聞、京都新聞、産経新聞、朝日新聞、中日新聞、日刊工業新聞、読売新聞に掲載された他、Nature Asia PacificのResearch Highlightにも選出された
• [備考] 2009年度にNatureに報告した「空間電荷効果によるシリコンでの巨大磁気抵抗効果の発見」(小林、小野)は関連記事が朝日新聞、京都新聞、産経新聞、日刊工業新聞、読売新聞に掲載された
• [備考] 受賞島川祐一「日本化学会学術賞」(2012.3)
• [備考] 小林研介「湯川・朝永奨励賞」(2011.2)
• [備考] 小林研介「船井学術賞」(2010.5)
• [備考] 小林研介「日本物理学会若手奨励賞」(2009.3)
• [備考] 小野輝男「大阪科学賞」(2009.9)
• [備考] 小野輝男「日本IBM科学賞」(2008.11)
• [備考] 小野輝男「サー・マーティン・ウッド賞」(2008.11)
• [備考] 東正樹、島川祐一、高野幹夫「Thomson Scientific Research Front Award」(2008. 11)
• [備考] 国際交流本研究では若手外国人を含むPDを採用し、人材育成と国際交流も積極的に行ってきた。特に、EUやアジア諸国から毎年数名の学生・若手研究者を長期滞在研究者として受け入れてきた他、博士後期課程の学生を中心に1~3ヵ月程度の海外研究滞在を積極的に支援し、国際共同研究も推進してきた。
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~shimakgr/
• [備考]
  • URL: http://www.cmp.sanken.osaka-u.ac.jp/index_jp
• [備考]
  • URL: http://ssc1.kuicr.kyoto-u.ac.jp/indexj.html
• [備考]
  • URL: http://eels.kuicr.kyoto-u.ac.jp:8080/Root/
• [産業財産権] Aサイト秩序型ペロブスカイト酸化物 (2009)
  • 発明者名: 龍有文、島川祐一、林直顕、齋藤高志、東正樹、村中重利
  • 権利者名: 国立大学法人京都大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2009-50505
  • 出願年月日: 2009-03-04
• [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、小野輝男
  • 権利者名: 国立大学法人京都大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2009-136275
  • 出願年月日: 2009-06-05