機能性遷移金属酸化物の探索と開発

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22246083
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: BELIK Alexei 独立行政法人物質・材料研究機構, MANA, 独立研究者 (20421430)
• 研究分担者: 川嶋 哲也 独立行政法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, 主任研究員 (00354308) ; 磯部 雅朗 独立行政法人物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, グループリーダー (10354309) ; 新井 正男 独立行政法人物質・材料研究機構, 理論計算科学ユニット, 主幹研究員 (40222723) ; 橘 信 独立行政法人物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, 主任研究員 (40442727) ; 櫻井 裕也 独立行政法人物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, 主任研究員 (60421400) ; 山浦 一成 独立行政法人物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, 主幹研究員 (70391216)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 遷移金属酸化物 / 高圧合成 / 磁性 / 結晶育成

研究概要

本課題の研究目的は、遷移金属酸化物を主な対象として、①超常環境下における物質探索、②構造、物性評価と新現象の探索、の２つを実施して、新規物質や新現象・新機能の探索・開発を行うことである。H24年度の主要な研究成果の概略を以下に示す。
[1]カゴメ格子反強磁性体Volborthite (Cu3V2O7(OH)2・2H2O)の単結晶育成に成功し、新しい物理現象「軌道スイッチング」を発見した。[2]Vesignieite (BaCu3V2O8(OH)2)の新しい相（多形）の単結晶を合成発見し、構造歪みのない完全カゴメ格子を有することを見いだした。[3]新規三角格子反強磁性体Ag2CrO2 (S=3/2)の磁気構造を中性子回折により決定した。[4]前年度発見したNaCr2O4の新規巨大磁気抵抗効果について調べた。磁気相図、53Cr核NMR測定などによりスピンフラストレーションと高酸化数状態のCr4+によってもたらされる酸素上のホールが巨大磁気抵抗効果発現の鍵になっていることを見いだした。[5]ペロブスカイト型オスミウム酸化物を中性子線回折法とX線共鳴磁気散乱法によって解析し、金属絶縁体転移と磁気秩序の発達の強い相関を明らかにした。この新物質がスレーター転移の最も優れたモデル物質であることを示した。[6]新物質ScCrO3とInCrO3の合成に成功し、それらの結晶構造と電磁気性質を明らかにした。[7]新物質BiPd2O4とPbPd2O4の合成に成功し、それらの結晶構造と電磁気性質を明らかにした。[8]CdRh2O4の新規高圧相の合成に成功し、その結晶構造と物性の変化を明らかにした。[9]これらの新規合成物質の電子構造を第一原理計算に基づいて解析した。実験結果と比較することによって、その電子構造を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Carbon-Induced Ferromagnetism in the Antiferromagnetic Metallic Host Material Mn3ZnN (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sun, Y. F. Guo, Y. Tsujimoto, J. J. Yang, B. Shen, W. Yi, Y. Matsushita, C. Wang, X. Wang, J. Li, C. I. Sathish, and K. Yamaura
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 ページ: 800-806
  • DOI: doi: 10.1021/ic3019265
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of Magnetization Reversal and Exchange Bias Phenomena in Solid Solutions of BiFeO3-BiMnO3: Intrinsic or Extrinsic? (2013)
  • 著者名/発表者名: A. A. Belik
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 ページ: 2015-2021
  • DOI: doi: 10.1021/ic302384j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous magnetization and magnetic susceptibility of LaVO3 (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 428 ページ: 012031
  • DOI: 10.1088/1742-6596/428/1/012031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamic, Electromagnetic, and Lattice Properties of Antiperovskite Mn3SbN (2013)
  • 著者名/発表者名: Sun, Ying
  • 雑誌名: ADVANCES IN CONDENSED MATTER PHYSICS 巻: 0 ページ: 286325
  • DOI: 10.1155/2013/286325
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Pressure Synthesis, Crystal Structure, and Properties of BiPd2O4 with Pd2+ and Pd4+ Ordering and PbPd2O4 (2012)
  • 著者名/発表者名: W. Yi, Y. Matsushita, M. Tanaka, and A. A. Belik
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 51 ページ: 7650-7656
  • DOI: doi: 10.1021/ic3006579
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Pressure Synthesis, Crystal Structure, and Electromagnetic Properties of CdRh2O4: an Analogous Oxide of the Postspinel Mineral M9Al2O4 (2012)
  • 著者名/発表者名: X. Wang, Y. F. Guo, Y. G. Shi, A. A. Belik, Y. Tsujimoto, W. Yi, Y. Sun, Y. Shirako, M. Arai, M. Akaogi, Y. Matsushita, and K. Yamaura
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 51 ページ: 6868-6875
  • DOI: doi: 10.1021/ic300628m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resistive switching phenomenon driven by antiferromagnetic phase separation in an antiperovskite nitride Mn3ZnN (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. S. Sun, Y. F. Guo, X. X. Wang, Y. Tsujimoto, Y. Matsushita, Y. G. Shi, C. Wang, A. A. Belik, and K. Yamaura
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100
  • DOI: doi: 10.1063/1.4704664
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutron Diffraction Study of Unusual Phase Separation in the Antiperovskite Nitride Mn3ZnN (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sun, C. Wang, Q. Z. Huang, Y. F. Guo, L. H. Chu, M. Arai, and K. Yamaura
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 51 ページ: 7232-7236
  • DOI: doi: 10.1021/ic300978x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconductivity suppression of Ba(0.5)K(0.5)Fe2-2xM2xAs(2) single crystals by substitution of transition metal (M = Mn, Ru, Co, Ni, Cu, and Zn) (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Li, Y. F. Guo, S. B. Zhang, J. Yuan, Y. Tsujimoto, X. Wang, C. I. Sathish, Y. Sun, S. Yu, W. Yi, K. Yamaura, E. Takayama-Muromachiu, Y. Shirako, M. Akaogi, and H. Kontani
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 85
  • DOI: doi: 10.1103/PhysRevB.85.214509
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous critical temperature enhancement with gradual hydrogen doping in LaFeAsO0.85Hx (x=0-0.85) (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. F. Guo, X. Wang, J. Li, Y. Sun, Y. Tsujimoto, A. A. Belik, Y. Matsushita, K. Yamaura, and E. Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86 ページ: 54523
  • DOI: doi: 10.1103/PhysRevB.86.054523
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic structure determination of Ca3LiOsO6 using neutron and x-ray scattering (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Calder, M. D. Lumsden, V. O. Garlea, J. W. Kim, Y. G. Shi, H. L. Feng, K. Yamaura, and A. D. Christianson
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86
  • DOI: doi: 10.1103/PhysRevB.86.054403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetically Driven Metal-Insulator Transition in NaOsO3 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Calder, V. O. Garlea, D. F. McMorrow, M. D. Lumsden, M. B. Stone, J. C. Lang, J. W. Kim, J. A. Schlueter, Y. G. Shi, K. Yamaura, Y. S. Sun, Y. Tsujimoto, and A. D. Christianson
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 108
  • DOI: doi: 10.1103/PhysRevLett.108.257209
  • 査読あり
• [雑誌論文] BiGaO3-Based Perovskites: A Large Family of Polar Materials (2012)
  • 著者名/発表者名: A. A. Belik, D. A. Rusakov, T. Furubayashi, and E. Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 巻: 24 ページ: 3056-3064
  • DOI: doi: 10.1021/cm301603v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital switching in a frustrated magnet (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Yoshida
  • 雑誌名: Nature commun 巻: 3 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1038/ncomms1875
  • 査読あり
• [雑誌論文] β-Vesignieite BaCu3V2O8(OH)2: a structurally perfect S = 1/2 kagome antiferromagnet (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Yoshida
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. 巻: 22 ページ: 18793-18796
  • DOI: 10.1039/C2JM32250A
  • 査読あり
• [雑誌論文] Partially disordered state and spin-lattice coupling in an S=3/2 triangular lattice antiferromagnet Ag2CrO2 (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85 ページ: 144407-1, -5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.85.144407
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preoaration and Characterization of SrO-Bi2O3 Complex Oxide (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Obukuro
  • 雑誌名: Funct. Mater. Lett. 巻: 5 ページ: 1260015
  • DOI: 10.1142/S1793604712600156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unconventional Colossal Magnetoresistance in Sodium Chromium Oxide with a Mixed-Valence State (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 51 ページ: 6653-6656
  • DOI: 10.1002/anie.201201884
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local magnetic properties of the antiferromagnetic metal NaV2O4 with frustrated double-chain structure investigated by NMR and magnetization measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takeda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 174405
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.174405
  • 査読あり
• [雑誌論文] rystal Structures and Properties of Perovskites ScCrO3 and InCrO3 with Small Ions at the A Site (2012)
  • 著者名/発表者名: A. A. Belik
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 巻: 24 ページ: 2197-2203
  • DOI: 10.1021/cm3009144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polar and nonpolar phases of BiMO3: A review (2012)
  • 著者名/発表者名: A. A. Belik
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 195 ページ: 32-40
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2012.01.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Absence of ferroelectricity in BiMnO3 ceramics (2012)
  • 著者名/発表者名: V. Goian
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 112 ページ: 074112
  • DOI: 10.1063/1.4757944
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconductivity in Pt Doped BaFe2As2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Guo, Yanfeng
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 巻: 81 ページ: 064704
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.064704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of Single-Crystal Ca-10(Pt4As8)(Fe1.8Pt0.2As2)(5) Nanowhiskers with Superconductivity up to 33 K (2012)
  • 著者名/発表者名: Li, Jun
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 巻: 134 ページ: 4068-4071
  • DOI: 10.1021/ja212067g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting and structural properties of delta-MoC0.681 cubic molybdenum carbide phase (2012)
  • 著者名/発表者名: Sathish, C. I.
  • 雑誌名: JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY 巻: 196 ページ: 579-585
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2012.07.037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous magnetic phase transition in half-frustrated Ca2Os2O7 (2012)
  • 著者名/発表者名: Zheng, P.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 86 ページ: 195108
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.195108
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure stability relations, crystal structures, and physical properties of perovskite and post-perovskite of NaNiF3 (2012)
  • 著者名/発表者名: Shirako, Y.
  • 雑誌名: JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY 巻: 191 ページ: 167-174
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2012.03.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of persistent centrosymmetricity in the hexagonal manganite family
  • 著者名/発表者名: Y. Kumagai, A. A. Belik, M. Lilienblum, N. Leo, M. Fiebig, and N. A. Spaldin
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 85 ページ: 2012
  • DOI: doi: 10.1103/PhysRevB.85.174422
  • 査読あり
• [学会発表] High-pressure synthesis and properties of new perovskites with small ions at the A site (2013)
  • 著者名/発表者名: A.A. Belik, W. Yi, T. Furubayashi, Y. Matsushita, M. Tanaka, S. Hishita, H.i Yusa, E. Takayama-Muromachi
  • 学会等名: Study of Matter at Extreme Conditions, SMEC 2013
  • 発表場所: Miami, USA
  • 年月日: 20130323-30
• [学会発表] Chemistry and synthesis of new polar perovskites with small tolerance factors (2013)
  • 著者名/発表者名: A. A. Belik
  • 学会等名: APS March Meeting 2013
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 20130318-22
• [学会発表] High-pressure synthesis of new ferroelectric and multiferroic perovskite materials (2012)
  • 著者名/発表者名: A. A. Belik
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM2012)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20120923-20120928
• [学会発表] Magnetic properties of LaVO3 (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai
  • 学会等名: 21st International Symposium on the Jahn-Teller Effect
  • 発表場所: 筑波大（茨城県）
  • 年月日: 20120827-20120831
• [学会発表] BiGaO3-Based Perovskites: A Large Family of Polar Materials (2012)
  • 著者名/発表者名: A. A. Belik
  • 学会等名: Joint International Symposium ISFD-11-RCBJSF
  • 発表場所: Ekaterinburg, Russia
  • 年月日: 20120820-20120824
• [学会発表] High-pressure synthesis and magnetic properties of new composite perovskite and related oxides (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaura
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Structure-Property Relationships in Solid State Materials
  • 発表場所: University of Bordeaux, Bordeaux, France
  • 年月日: 20120624-29
• [学会発表] NaCr2O4の巨大磁気抵抗効果
  • 著者名/発表者名: 桜井裕也
  • 学会等名: ISSPワークショップ「強相関物質開発の最前線」
  • 発表場所: 東大物性研（千葉県）
  • 招待講演
• [学会発表] Novel colossal magnetoresistance in NaCr2O4
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai
  • 学会等名: The 19th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Busan Exhibition Convention Center（韓国）
• [学会発表] 新たな巨大磁気抵抗効果を示すNaCr2O4の磁性と伝導
  • 著者名/発表者名: 桜井裕也
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成24年度春季大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大（京都府）
• [学会発表] 巨大磁気抵抗効果を示すNaCr2O4の磁気相図
  • 著者名/発表者名: 桜井裕也
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成24年度秋季大会
  • 発表場所: 立命館大びわこ・くさつキャンパス（滋賀県）
• [学会発表] NaCr2O4の巨大磁気抵抗効果
  • 著者名/発表者名: 桜井裕也
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大常盤台キャンパス（神奈川県）
• [学会発表] 新規クロム酸化物の合成
  • 著者名/発表者名: 桜井裕也
  • 学会等名: 研究会「バナジウム酸化物、クロム酸化物研究の総括と新物質開発に向けて」
  • 発表場所: ラフォーレ伊東（静岡県）
• [学会発表] ペロブスカイト型オスミウム酸化物および関連物質の電子物性
  • 著者名/発表者名: 山浦一成
  • 学会等名: 学振研究開専門委員会「産業応用をめざした新物質機能の設計と実証」拡大幹事会
  • 発表場所: 東京大学山上会館
  • 招待講演