混合原子価を持つ新奇クロム酸化物の物質開発

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24540362
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 礒部 正彦 東京大学, 物性研究所, 技術専門職員 (70396919)
• キーワード: 高圧合成 / 混合原子価化合物 / クロム酸化物 / A サイト秩序ペロブスカイト型酸化物

研究概要

申請者は、混合原子価をもつA サイト秩序ペロブスカイト型クロム酸化物の新物質開発を行った。昨年度までに、これまでに報告されているCaCu3Cr4O12に加えて、新規にAサイトにLaからLuまでの希土類元素が占めたACu3Cr4O12の高圧合成に成功している。今年度は、LaCu3Cr4O12およびBiCu3Cr4O12において、LaおよびBiサイトのCa置換を試み、系統的な高圧合成に成功した。物性に関しては、LaCu3Cr4O12は、低温で奇妙な反強磁性転移を示すことが、電気抵抗、比熱、または構造解析の測定結果から示された。同構造の鉄酸化物で報告されているような、電荷移動がCrからCuに起こっていることが示唆された。しかしながら、低温で電気抵抗は、完全には絶縁体になっていない。またLaサイトをCaで置換すると、徐々にその転移が、低温にシフトしつつ、転移が抑制される。一方、BiCu3Cr4O12においは、低温で奇妙な弱強磁性転移を示すが、電気抵抗、比熱、構造解析の結果からも示された。この化合物も、同構造の鉄酸化物で報告されている電荷不均化が示唆されるが、やはり低温での電気抵抗は、完全には絶縁体になっていない。この化合物は、BiサイトをCaで置換すると、La系と異なり、転移が急激に抑制される。同構造の鉄酸化物との物性の類似点と相違点がはっきりしてきた。高圧合成、電荷移動、電荷不均化等の多くの類似点がある一方で、低温での電気伝導が、絶縁体的と金属的とで、大きな違いがある。また鉄4+の酸化物が、低温で不安定である一方、クロム4+の酸化物は、低温まで金属的で安定である。鉄とクロムでは、d電子が、t2g軌道を占めるかeg軌道まで占めるかの違いがあり、酸素の2p軌道との混成状態も異なると考えられ、現れる物性の違いは興味深い。申請者は、今後もこの興味深い問題を継続して研究していきたいと考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Barium vanadium silicate BaVSi2O7: A t2g counterpart of the Han purple compound (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Vasiliev, O. Volkova, E. Zvereva, M. Isobe, Y. Ueda, S. Yoshii, H. Nojiri, V. Mazurenko, M. Valentyuk, V. Anisimov, I. Solovyev, R. Klingeler, and B. Buchne
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 87 ページ: 134412-1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.87.134412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferromagnetism and re-entrant spin-glass transition in quasicrystal approximants Au-SM-Gd (SM = Si, Ge) (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hiroto, G.H. Gebresenbut, C. Pay Gomez, Y. Muro, M. Isobe, Y. Ueda, K. Tokiwa and R. Tamura
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter 巻: 25 ページ: 426004-1-6
  • DOI: 10.1088/0953-8984/25/42/426004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local electronic state in the high-valence hollandite-type chromium oxide K2Cr8O16 investigated by 53Cr NMR (2013)
  • 著者名/発表者名: Hikaru Takeda, Yasuhiro Shimizu, Masayuki Itoh, Masahiko Isobe, and Yutaka Ueda
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 88 ページ: 165107-1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.88.165107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origins of Phase Transitions in Valence Fluctuating YbPd (2013)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Mitsuda, Masaki Sugishima, Takumi Hasegawa, Satoshi Tsutsui, Masahiko Isobe, Yutaka Ueda, Masayuki Udagawa, and Hirofumi Wada
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 ページ: 084712-1-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.084712
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge Density Wave and Superconductivity of RPt2Si2 (R = Y, La, Nd, and Lu) (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaro Nagano, Nobutaka Araoka, Akihiro Mitsuda, Hideki Yayama, Hirofumi Wada, Masaki Ichihara, Masahiko Isobe, and Yutaka Ueda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 ページ: 064715-1-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.064715
  • 査読あり
• [雑誌論文] Valence instability and photochemical reaction at surface of strongly correlated MgTi2O4 (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Fujiwara, Y.Ishige, T.Mizokawa, T.Sasaki, M.Isobe and Y.Ueda
  • 雑誌名: APL MATERIALS 巻: 1 ページ: 022110-1-6
  • DOI: 10.1063/1.4818355
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase diagram and Eu valence state in EuPtP 1-x As x (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaki Sugishima, Akihiro Mitsuda, Hirofumi Wada, Masahiko Isobe, Yutaka Ueda
  • 雑誌名: Journal of the Korean Physical Society 巻: 62 ページ: 2019-2023
  • DOI: 10.3938/jkps.62.2019
  • 査読あり
• [学会発表] Mixed-valent chromium oxides ACu3Cr4O12 (A=La, Bi) (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Isobe
  • 学会等名: Workshop Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: Schloss Ringberg in Germany
  • 年月日: 20131111-20131115
• [学会発表] 混合原子価クロム酸化物ACu3Cr4O12(A=La,Bi) (2013)
  • 著者名/発表者名: 礒部正彦、桜井裕也、後藤弘匡、広井善二
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学(徳島県)
  • 年月日: 20130925-20130928
• [学会発表] High pressure synthesis and physical properties of hollandite K2V8O16 and K2Cr8O16 (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Isobe
  • 学会等名: European High Pressure Research Group International Meeting （EHPRG 51)
  • 発表場所: Queen Mary University of London
  • 年月日: 20130901-20130906
• [学会発表] High-pressure synthesis and physical properties of the mixed-valence chromium oxides K2Cr8O16 (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Isobe
  • 学会等名: 2013 MRS Spring Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Marriott Marquis, San Francisco, California
  • 年月日: 20130401-20130405