常温で導電体から絶縁体へ急変するスレーター材料の研究

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25289233
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 山浦 一成 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, 主席研究員 (70391216)
• 研究分担者: 辻本 吉廣 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, 主任研究員 (50584075)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 強相関機能性材料 / ペロブスカイト / 高圧合成

研究実績の概要

本年度は2重ペロブスカイト型酸化物に焦点を絞り、その基礎特性、電子状態の検討を深めた。３ｄ不対電子を持つニッケルと５ｄ不対電子を持つオスミウムが秩序化した2重ペロブスカイト型酸化物（Ba2NiOsO6）は、通常の固相反応法で合成すると、六方晶系の結晶構造を持つが、同一組成のまま6万気圧下で合成すると、結晶の対称性が変化して立方晶系の結晶構造に持つようになる。この結晶構造変化を、一連のスレーター材料の研究過程で、ほぼ偶発的に見出したため、この新規高密度相（Ba2NiOsO6）の局所構造の精密化と電荷分布を明確にすることを目指して、スプリング８、BL15（放射光Ｘ線回折実験）と台湾シンクロトロン放射線研究センター（X線吸収分光実験）で解析実験を実施した。
その結果、高密度相の結晶構造は立方晶の空間群（Fm-3m）で特徴づけられることが明確になった。またニッケル/オスミウムの配位環境に歪みがないことも判明した。さらに、遷移金属の価数状態は、ニッケル２価、オスミウム６価であることが明確になった。これらの実験と並行に、磁気的な性質として、低温でメタ磁性が観測されたため、現在、第一原理計算を含む理論的な考察を深めている。しかしながら磁気転移温度自体は１００K程度以下とかなり低いため、直接的に室温応用を目指す材料シーズとして展開することは難しいと考えている。さらに磁性に関する研究を深め、そのメタ磁性の機構を明らかにして、今後の材料設計の指針の拡充に役立たせることを検討している。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] オークリッジ国立研究所(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: オークリッジ国立研究所
• [国際共同研究] シドニー大(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: シドニー大
• [国際共同研究] オックスフォード大(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: オックスフォード大
• [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: マックスプランク研究所
• [雑誌論文] Short review of High-pressure crystal growth and magnetic and electrical properties of solid-state osmium oxides (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaura
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 236 ページ: 45-54
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2015.06.037
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-Pressure Synthesis, Crystal Structure, and Magnetic Properties of Sr2MnO3F: A New Member of Layered Perovskite Oxyfluorides (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Su, Y. Tsujimoto, Y. Matsushita, Y. Yuan, J. He, and K. Yamaura
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 55 ページ: 2627-2633
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5b02984
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Progress in nonmagnetic impurity doping studies on Fe-based superconductors (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Li, Y.-F. Guo, Z.-R. Yang, K. Yamaura, E. Takayama-Muromachi, H.-B. Wang, and P.-H. Wu
  • 雑誌名: Superconductor Science and Technology 巻: 29 ページ: 053001-1-32
  • DOI: 10.1088/0953-2048/29/5/053001
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phase transitions in strontium perovskites. Studies of SrOsO3 compared to other 4d and 5d perovksites (2016)
  • 著者名/発表者名: B. J. Kennedy, M. Avdeev, H. L. Feng, and K. Yamaura
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 237 ページ: 27-31
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2016.01.013
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-pressure synthesis, crystal structure, and magnetic properties of 5d double perovskite oxides Ca2MgOsO6 and Sr2MgOsO6 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yuan, H. L. Feng, M. P. Ghimire, Y. Matsushita, Y. Tsujimoto, J. He, M. Tanaka, Y. Katsuya, and K. Yamaura
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 54 ページ: 3422-3431
  • DOI: 10.1021/ic503086a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure and cation distribution in perovskites with small cations at the A site: the case of ScCoO3 (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Yi, I. A. Presniakov, A. V. Sobolev, Y. S. Glazkova, Y. Matsushita, M. Tanaka, K. Kosuda, Y. Tsujimoto, K. Yamaura, and A. A. Belik
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 16 ページ: 024801-1-9
  • DOI: 10.1088/1468-6996/16/2/024801
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-pressure synthesis, crystal structure and magnetic properties of TlCrO3 perovskite (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Yi, Y. Matsushita, Y. Katsuya, K. Yamaura, Y. Tsujimoto, I. Presniakov, A. Sobolev, I. Glazkova, Y. Lekina, N. Tsujii, S. Nimori, K. Takehana, Y. Imanaka, and A. Belik
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 44 ページ: 10785-10794
  • DOI: 10.1039/C4DT03823A
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fragility of ferromagnetic double exchange interactions and pressure tuning of magnetism in 3d-5d double perovskite Sr2FeOsO6 (2015)
  • 著者名/発表者名: L. S. I. Veiga, G. Fabbris, M. v. Veenendaal, N. M. Souza-Neto, H. L. Feng, K. Yamaura, and D. Haskel
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 91 ページ: 235135-1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.91.235135
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Size dependence of structural, magnetic, and electrical properties in corundum-type Ti2O3 nanoparticles showing insulator–metal transition (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsujimoto, Y. Matsushita, S. Yu, K. Yamaura, and T. Uchikoshi
  • 雑誌名: Journal Of Asian Ceramic Societies 巻: 3 ページ: 325-333
  • DOI: 10.1016/j.jascer.2015.06.007
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Growth, structural, optical, electrical and mechanical studies on urea phthalic acid single crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Sathishkumar, J. Chandrasekaran, Y. Matsushita, A. Sato, C. I. Sathish, K. Yamaura, and B. Babu
  • 雑誌名: Optik (Stuttgart) 巻: 126 ページ: 981-986
  • DOI: 10.1016/j.ijleo.2015.02.079
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Experimental observation of multiple-Qstates for the magnetic skyrmion lattice and skyrmion excitations under a zero magnetic field (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nagao, Y.-G. So, H. Yoshida, K. Yamaura, T. Nagai, T. Hara, A. Yamazaki, and K. Kimoto
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 ページ: 140415-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.140415
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High upper critical fields of superconducting Ca10(Pt4As8)(Fe1.8Pt0.2As2)5 whiskers (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Li, G. Zhang, W. Hu, Y. Huang, M. Ji, H.-C. Sun, X.-J. Zhou, D.-Y. An, L.-Y. Hao, Q. Zhu, J. Yuan, K. Jin, H.-X. Guo, D. Fujita, T. Hatano, K. Yamaura, E. Takayama-Muromachi, H.-B. Wang, P.-H. Wu, J. Vanacken, and V. V. Moshchalkov
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 106 ページ: 262601-1-5
  • DOI: 10.1063/1.4923216
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Local destruction of superconductivity by non-magnetic impurities in mesoscopic iron-based superconductors (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Li, M. Ji, T. Schwarz, X. Ke, G. Van Tendeloo, J. Yuan, P. J. Pereira, Y. Huang, G. Zhang, H.-L. Feng, Y.-H. Yuan, T. Hatano, R. Kleiner, D. Koelle, L. F. Chibotaru, K. Yamaura, H.-B. Wang, P.-H. Wu, E. Takayama-Muromachi, J. Vanacken, and V. V. Moshchalkov
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 ページ: 7614-1-6
  • DOI: 10.1038/ncomms8614
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] High-pressure and high-temperature synthesis of superconducting materials and related materials (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaura
  • 学会等名: Electronic Materials and Applications 2016
  • 発表場所: Orlando, Florida USA
  • 年月日: 2016-01-20 – 2016-01-22
  • 国際学会 / 招待講演