クロム酸化物における強磁性金属-絶縁体転移の機構解明と新奇量子物性の探究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22244041
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 上田 寛 東京大学, 物性研究所, 教授 (20127054)
• 連携研究者: 植田 浩明 京都大学, 理学研究科, 准教授 (10373276) ; 礒部 正彦 東京大学, 物性研究所, 技術専門職員 (70396919) ; 山内 徹 東京大学, 物性研究所, 技術専門職員 (10422445) ; 辛 埴 東京大学, 物性研究所, 教授 (00162785) ; 藤原 直樹 京都大学, 人間環境学研究科, 准教授 (60272530) ; 太田 幸則 千葉大学, 理学研究科, 教授 (70168954)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 強相関電子系 / 物性実験 / クロム酸化物 / 電磁気物性 / 金属絶縁体転移 / ホランダイト酸化物

研究概要

放射光X線回折測定による詳しい構造解析と第一原理計算による電子構造計算より、クロム酸化物K2Cr8O16における新奇強磁性金属-絶縁体転移が、CrO6八面体の結合した4本のCr-O鎖よりなる擬1次元カラム構造に由来するパイエルス不安定性により、Crイオンの4量体化を伴ってパイエルス機構で起こることを明らかにした。これは完全スピン分極した電子系のパイエルス転移の初めての例である。

研究成果

• [雑誌論文] Interlayer Switching of Reduction in Layered Oxide, Bi4V2O11-δ (0?δ?1) (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhang and Y. Ueda
  • 雑誌名: Inorg. Chem 巻: 52 ページ: 5206-5213
  • DOI: DOI:10.1021/ic400111w.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, Structure and Electromagnetic Properties of Manganese Hollandite, KxMn8O16 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kuwabara, M. Isobe, H. Gotou, T. Yagi, D. Nishio-Hamane, and Y. Ueda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 81 ページ: 104701/1-5
  • DOI: DOI:10.1143/JPSJ.81.104701.
  • 査読あり
• [雑誌論文] μ+SR study on ferromagnetic hollandites, K2Cr8O16 and Rb2Cr8O16 (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Sugiyama, H. Nozaki . M. Mansson, K. Pr?a, D. Andreica, A. Amato, M. Isobe, and Y. Ueda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85 ページ: 214407/1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared phonons and specific heat in the gapped quantum magnet Ba3Cr2O8 (2012)
  • 著者名/発表者名: Z. Wang, M. Schmidt, A. Gunther, F. Mayr, Y. Wan, S.-H. Lee, H. Ueda, Y. Ueda, A. Loidl, and J. Deisenhofer
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85 ページ: 224304/1-5
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.85.224304.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Structural Change in the Novel Ferromagnetic Metal-Insulator Transition of K2Cr8O16 (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Nakao, Y. Yamaki, H. Nakao, Y. Murakami, K. Hasegawa, M. Isobe, and Y. Ueda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 81 ページ: 054710/1-6
  • DOI: DOI:10.1143/JPSJ.81.054710.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peierls Mechanism of the Metal-Insulator Transition in Ferromagnetic Hollandite K2Cr8O16 (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Toriyama. A. Nakao, H. Nakao, Y. Murakami, K. Hasegawa, M. Isobe, Y. Ueda, A. V. Ushakov, D. I. Khomskii, S. V. Streltsov, T. Konishi, and Y. Ohta
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 107 ページ: 266402/1-5
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.107.266402.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic order, transport and infrared optical properties in the ACrO3 system (A = Ca, Sr, and Pb) (2011)
  • 著者名/発表者名: A. C. Komarek, T. Moller, M. Isobe, Y. Drees, H. Ulbrich, M. Azuma, M. T. Fernandez-Diaz, A. Senyshyn, M. Hoelzel, G. Andre, Y. Ueda, M. Gruninger, and M. Braden
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 125114/1-14
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.84.125114.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electromagnetic properties of hollandite K2V8O16 under pressure (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yamauchi, H. Ueda, M. Isobe, and Y. Ueda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 115104/1-6
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.84.115104.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic structure of an antiferromagnetic metal: CaCrO3 (2011)
  • 著者名/発表者名: P. A. Bhobe, A. Chainani, M. Taguchi, R. Eguchi, M. Matsunami, T. Ohtsuki, K. Ishizaka, M. Okawa, M. Oura, Y. Senba, H. Ohashi, M. Isobe, Y. Ueda, and S. Shin
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 83 ページ: 165132/1-7
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.83.165132.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, structures and magnetic properties of pseudo-hollandite chromium sulfides (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Yamazaki and Y. Ueda
  • 雑誌名: J. Solid State Chem. 巻: 183 ページ: 1905-1911
  • DOI: DOI:10.1016/j.jssc.2010.03.013.
  • 査読あり
• [学会発表] Unusual bismuth and vanadium chemistry in a low dimensional oxide system (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhang
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス(広島)
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Hollandite K2Cr8O16: Crystal Growth under High Pressure and Ferromagnetic Metal-Insulator Transition (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ueda
  • 学会等名: Freiberg HighPressure Symposium 2012
  • 発表場所: Freiberg, Germany
  • 年月日: 2012-10-10
• [学会発表] ホランダイト構造の強磁性体 K2Cr8O16 のμSR (2012)
  • 著者名/発表者名: 杉山純
  • 学会等名: 日本物理学会 2012 秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学常盤台キャンパス(横浜)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Novel Ferromagnetic Metal- Insulator Transition in K2Cr8O16 -Peierls Transition of Spinless Fermion- (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ueda
  • 学会等名: 18th International Conference on Solid Compounds of Transition Elements, SCTE2012
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
  • 年月日: 2012-04-05
• [学会発表] Cr-Hollandite の圧力効果II (2011)
  • 著者名/発表者名: 山内徹
  • 学会等名: 日本物理学会 2011 年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス(富山)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] クロムホランダイトの強磁性金 属絶縁体転移における構造変化と相転移機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上田寛
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス(富山)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] K2M8O16 (M = Ti, V, Cr, Mn) ? a novel class of oxides with unusual properties - (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ueda, Hollandites
  • 学会等名: Tokyo-Cologne Workshop on Strongly Correlated Transition-Metal Compounds,
  • 発表場所: Cologne, Germany
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] Electronic States of Half-Metallic Chromium Oxides Proved by 53Cr NMR (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Takeda
  • 学会等名: 26th International Conference on Low Temperature Physics
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2011-08-14
• [学会発表] Ferromagnetic and Metal-Insulator Transitions in Chromium Hollandite (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ueda
  • 学会等名: Advances in Applied Physics & Materials Science Congress
  • 発表場所: Antalya, Turkey
  • 年月日: 2011-05-13
• [学会発表] Hidden frustration behind the unique ferromagnetic metal-insulator transition of K2Cr8O16 (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Isobe
  • 学会等名: International Conference on Frustration in Condensed Matter (ICFCM)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2011-01-13