鉄の平面四配位を基盤とした新物質探索と室温機能性の創製

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22245009
• 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: 無機化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 陰山 洋 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40302640)
• 研究分担者: 高野 幹夫 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 教授 (70068138) ; 川上 隆輝 日本大学, 理工学部, 講師 (20366561) ; 林 直顕 京都大学, 学際融合教育研究推進センター, 特定業務専門職員 (70346047) ; 岡田 卓 東京大学, 物性研究所, 助教 (90343938)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: スピン転移 / 平面四配位鉄 / 高圧 X 線回折 / 高圧メスバウアー

研究概要

無限層構造 SrFeO2 の Co、Mn、希土類置換よって新規の平面四配位鉄酸化物を得た。また鉄の平面四配位物質における S=2 から S=1 への圧力誘起スピン転移の起源を解明し、さらに SrFeO2 において S=1 から S=0 へのスピン転移が起こることを明らかにした。また SrFeO2 の Sr サイトの一部を Eu で置換することによって、スピン転移圧が10GPa 以上下げることに成功した。さらに Fe4+を含む新しい立方晶ペロブスカイト型酸化物BaFeO3 を世界で初めて合成することに成功し、同時に、この酸化物が鉄酸化物としては初めての強磁性体であることを発見した。

研究成果

• [雑誌論文] Bulk modulus and structural changes of carbon nitride C2N2(CH2) under pressure: The strength of C–N single bond (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Sougawa, K. Takarabe, Y. Mori, T. Okada, T. Yagi, H. Kariyazaki, K. Sueoka
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 113 ページ: 1-5
  • DOI: DOI:10.1063/1.4789020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous behavior of cristobalite in heliumunder high pressure (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, H. Takada, T. Yagi, H. Gotou, T. Okada, D. Wakabayashi, N. Funamori
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 40 ページ: 3-10
  • DOI: DOI:10.1007/s00269-012-0540-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Square Planar Coordinate Iron Oxides (2012)
  • 著者名/発表者名: Cedric Tassel and Hiroshi Kageyama
  • 雑誌名: Chem. Soc. Rev 巻: 41 ページ: 2025-2035
  • DOI: DOI:10.1039/C1CS15218A
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure phase of vanadium pentaoxide (2012)
  • 著者名/発表者名: A. K. Arora, T. Sato, T. Okada and T. Yagi
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 85巻 ページ: 94413
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.85.094113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stripelike magnetismin a mixed- valence insulating state of the Fe- based ladder compound CsFe2Se3 (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Du, K. Ohgushi, Y. Nambu, T. Kawakami, M. Avdeev, Y. Hirata, Y. Watanabe, T. J Sato, and Y. Ueda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85巻 ページ: 214436
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.85.214436
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure Effect on Intersite Charge Transfer in A- site- Ordered DoublePerovskite- Structure Oxide (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. W. Long, T. Kawakami, W. T. Chen, T. Saito, T. Watanuki, Y. Nakakura, Q.Q. Liu, C. Q. Jin, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: Chem. Mater 巻: 24巻 ページ: 2235-2239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion- Exchange Reaction for Two- Dimensional QunatumAntiferromagnetism (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Tsujimoto and Hiroshi Kageyama
  • 雑誌名: INTECH 巻: Chapter2 ページ: 9-34
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Preparation of Conducting Macroporous Monoliths of Reduced TitaniumOxides TinO2n- 1 (n=2,3,4,6) (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Kitada, George Hasegawa, Yoji Kobayashi, Kazuyoshi Kanamori, Kazuki Nakanishi, and Hiroshi Kageyama
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134巻 ページ: 10894-10898
  • DOI: DOI:10.1021/ja302083n
  • 査読あり
• [雑誌論文] (Sr1- xBax)FeO2 (0.4 ≤ x ≤ 1): a New Oxygen Deficient Perovskite Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Yamamoto, Yoji Kobayashi, Naoaki Hayashi, Cédric Tassel, Takashi Saito, Shoji Yamanaka, Mikio Takano, Kenji Ohoyama, Yuichi Shimakawa, Kazuyoshi Yoshimura, and Hiroshi Kageyama
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 134 (28) ページ: 11444- 11454
  • DOI: DOI:10.1021/ja3007403
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Single-Crystal Synthesis and Low Temperature Structural Determination of the Quasi-2D Quantum Spin Compound (CuCl)LaNb2O7 (2011)
  • 著者名/発表者名: Olivier J. Hernandez
  • 雑誌名: Dalton Trans., published online
  • DOI: DOI:10.1039/C0DT01665A
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly-Reduced Anatase TiO2-δ Thin Films via Low-Temperature Reduction (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Kitada
  • 雑誌名: App. Phys. Exp 巻: 4 ページ: 035801, 1-3
  • DOI: DOI:10.1143/APEX.4.035801
  • 査読あり
• [雑誌論文] BaFeO3, a Ferromagnetic Iron Oxide, Angewandte Chemie (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Hayashi,* Takafumi Yamamoto, Hiroshi Kageyama, Masakazu Nishi, Yoshitaka Watanabe, Takateru Kawakami, Yoshitaka Matsushita, Atsushi Fujimori, and Mikio Takano
  • 雑誌名: International Edition 巻: 123巻 ページ: 12755-12758
  • DOI: DOI:10.1002/ange.201105276
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compression behaviors of binary skutterudite CoP3 in noble gases up to 40 GPa at room temperature (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Niwa, D. Nomichi, M. Hasegawa, T. Okada, T. Yagi and T. Kikegawa
  • 雑誌名: INORGANIC CHEMISTRY 巻: 50巻 ページ: 3281-3285
  • DOI: DOI:10.1021/ic101916c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced structural, magnetic, and transport transitions in the two-legged ladder Sr3Fe2O5 (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto, C. Tassel, Y. Kobayashi, T. Kawakami, T. Okada, T. Yagi, H. Yoshida, T. Kamatani, Y. Watanabe, T. Kikegawa, M. Takano, K. Yoshimura and H. Kageyama
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 巻: 133巻 ページ: 6036-6043
  • DOI: DOI:10.1021/ja200410z
  • 査読あり
• [雑誌論文] B1-to-B2 Structural Transitions in Rock Salt Intergrowth Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto, Y. Kobayashi, T. Okada, T. Yagi, T. Kawakami, C. Tassel, S. Kawasaki, N. Abe, K. Niwa, T. Kikegawa, N. Hirao, M. Takano, and H. Kageyama
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 50巻 ページ: 11787-11794
  • DOI: DOI:10.1021/ic201901a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fe-Site Substitution Effect on the Structural and Magnetic Properties in SrFeO2 (2011)
  • 著者名/発表者名: Liis Seinberg, Takafumi Yamamoto, Cedric Tassel, Yoji Kobayashi, Naoaki Hayashi, Atsushi Kitada, Yuji Sumida, Takashi Watanabe, Masakazu Nishi, Kenji Ohoyama, Kazuyoshi Yoshimura, Mikio Takano, Werner Paulus, and Hiroshi Kageyama
  • 雑誌名: Inorg. Chem 巻: 50巻 ページ: 3998-3995
  • DOI: DOI:10.1021/ic102467u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Thermal Stability of the Solid Solution AFeO2 (A = Ba, Sr, Ca) (2010)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Yamamoto
  • 雑誌名: Inorg. Chem 巻: 49 ページ: 5957-5962
  • DOI: DOI:10.1021/ic100452m
  • 査読あり
• [雑誌論文] 57Fe Mossbauer Spectroscopic Study on Fe2+-Oxides with Infinite-Layer and Ladder Structures (2010)
  • 著者名/発表者名: NaoakiHayashi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 79巻 ページ: 123709, 1-4
  • DOI: DOI:10.1143/JPSJ.79.123709
• [雑誌論文] High-spin to Intermediate-spin Transition, Insulator-metalTransition,and Antiferro- to Ferromagnetic Transition in SrFeO2 under High Pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: Takateru Kawakami and Hiroshi Kageyama
  • 雑誌名: Zeitschrift fur Kristallographie 巻: 225 ページ: 504-507
  • DOI: DOI:10.1524/zkri.2010.1311
• [雑誌論文] Structural analysis of pressure-amorphized zirconium tungstate (2010)
  • 著者名/発表者名: Arora AK
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 81 ページ: 134103
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.81.134103
  • 査読あり
• [学会発表] Ferromagnetic Iron Oxide: BaFeO3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Hayashi, Tetsuharu Kawakami, and Mikio Takano
  • 学会等名: The 11th International Conference on Ferrites(招待講演)
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター(沖縄県)
  • 年月日: 20130415-19
• [学会発表] 平面四配位構造をもつ鉄酸化物の圧力誘起スピン転移 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川上隆輝
  • 学会等名: 第14回メスバウアー研究会シンポジウム
  • 発表場所: 東レリサーチセンター(滋賀県)
  • 年月日: 20130325-26
• [学会発表] 平面四配位鉄酸化物の合成、構造、物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本隆文,小林洋治,陰山洋
  • 学会等名: 日本化学会第93 春季年会
  • 発表場所: 立命館大学(京都府)
  • 年月日: 20130322-25
• [学会発表] Structure and Reactivity of TitaniumPerovskite Oxyhydrides (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kageyama
  • 学会等名: Mardi Gras Symposium2013 – Reaction Strategies for Directing Structure and Properties in the Solid State(招待講 演)
  • 発表場所: University of NewOrleans, USA
  • 年月日: 20130208-09
• [学会発表] 酸化物の配位コントロール (2013)
  • 著者名/発表者名: 陰山洋
  • 学会等名: 分子研研究会「無機化学の現状と未来:若い世代が切り開く新 しいサイエンス」(招待講演)
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター(愛知県)
  • 年月日: 20130117-19
• [学会発表] Anionic Control of Function in Metal Oxides (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kageyama
  • 学会等名: 1st Bristol-Kyoto Symposium
  • 発表場所: University of Bristol, UK
  • 年月日: 20130110-11
• [学会発表] BaFeO2 の合成、構造、物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本隆文,小林洋治,陰山洋
  • 学会等名: 第51回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県)
  • 年月日: 20130109-10
• [学会発表] 遷移金属ヒドリド含有セラミックス (2012)
  • 著者名/発表者名: 陰山洋
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第25回秋季シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県)
  • 年月日: 20120919-21
• [学会発表] 3d 遷移金属酸化物をベースとした低温反応 - ハイブリッドから酸水素化物まで - (2012)
  • 著者名/発表者名: 陰山洋
  • 学会等名: 日本化学会新領域研究グループ「低次元無機-有機複合系の 光化学」第5回研究講演会(招待講演)
  • 発表場所: 化学会館(東京都)
  • 年月日: 20120511-12
• [学会発表] 平面四配位鉄酸化物の構造と磁性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本隆文,陰山洋
  • 学会等名: Future Neutron Star 講演,日本中性子科学会第12回年会
  • 発表場所: 京都大学(京都府)
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] 酸化物配位化学:低温合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 陰山洋
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会 特別シンポジウム「ここまでき た酸化物材料科学:創造と成功の本質」(招待講演)
  • 発表場所: 松山大学(愛媛県)
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] 低温化学による酸化物の組成、構造、物性制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 陰山 洋
  • 学会等名: 北海道大学 GCOE シンポジウム「物性・デバイスから見た無機物質化学」(招待講演)
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] 高圧下におけるSrFe0.8Co0.2O2 のスピン転移 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石井穣、 川上隆輝、渡邉喜貴、山本隆文、陰山洋、高野幹夫
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 那覇市・沖縄キリスト教学院(沖縄県)
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] 酸素の通り道:ペロブスカイトを舞台とした低温反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 陰山 洋
  • 学会等名: 計算物質科学研究センター第1回シンポジウム～『京』と大型実験施設の連携に向けて～(招待講演)
  • 発表場所: 東京大学物性研究所(千葉県)
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] ソフト化学による酸化物の構造・機能制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 陰山 洋
  • 学会等名: 日本セラミックス協会関西支部第6回学術講演会
  • 発表場所: イーグレ姫路(兵庫県)
  • 年月日: 2011-07-29
• [学会発表] Reactivity and Physical Properties of Transition-Metal Perovskite Oxides (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kageyama
  • 学会等名: 17th International Symposium on the Reactivity of Solids(招待講演)
  • 発表場所: ICMCB(ボルドー・フランス)
  • 年月日: 2011-06-28
• [学会発表] 金属水素化物による還元反応の現状 (2010)
  • 著者名/発表者名: 陰山 洋
  • 学会等名: 第3回ワークショップ「固体材料合成および評価技術の新展開」(招待講演)
  • 発表場所: 河口湖足和田ホテル(山梨県)
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] Synthesis, Structure and Physical Properties of Square-Planar Coordinate Iron Oxides (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kageyama
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Structure-Property Relationships in Solid State Materials (SPSSM-2010)(招待講演)
  • 発表場所: ドイツ、シュツガルト
  • 年月日: 2010-06-28
• [学会発表] Spin Transition in Four-Coordinated Iron Oxides (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kageyama
  • 学会等名: Advances in Magnetism: Phenomena and Materials (AMPM 2010)(招待講演)
  • 発表場所: インド、マナリ
  • 年月日: 2010-06-04
• [学会発表] 平面四配位鉄酸化物における異常な熱膨張 (2010)
  • 著者名/発表者名: 陰山 洋
  • 学会等名: 文部科学省ナノテクノロジー・ネットワーク/重点ナノテクノロジー支援 放射光利用研究成果報告会「ナノテクノロジー放射光利用研究の最前線2009」(招待講演)
  • 発表場所: 立命館大学(京都府)
  • 年月日: 2010-05-07