| 研究課題/領域番号 |
26708008
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
所 裕子 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (50500534)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 固体物性 / 機能性材料 / 双安定性 / 相転移 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、双安定性を使用した高機能物性に関する研究を推進している。当該年度は、相転移金属錯体であるRbMnFeプルシアンブルー類似体について、異種金属ドープ効果に着目した。RbMnFeプルシアンブルー類似体は、室温ではMn(II)-Fe(III)の状態をとるが、温度を下げるとMn-Fe間で電荷移動が起こり、Mn(III)-Fe(II)の状態を取る。前者を高温相、後者を低温相と呼ぶ。高温相は温度を下げると230 K付近(T↓)で低温相に転移するが、低温相の温度を上げて高温相に転移するのは300 K付近(T↑)であり、温度ヒステリシス(ΔT= T↑ - T↓= 70 K)が発現する。これまでに、RbMnFeプルシアンブルー類似体のRb含有量および格子欠陥量を制御すると、T↓、T↑、ΔTを同時に変化させ得ることを報告している。これはRb含有量および格子欠陥量を制御することで、熱力学的パラメーターである転移エンタルピーを制御した結果、発現する現象と解釈できている。今回、RbMnFeプルシアンブルー類似体のMn位置に異種金属としてCrをドープしたRbCrMnFeプルシアンブルー類似体を新しく合成し、その相転移挙動を調べた結果、Crをドープすると、ΔTは変化せずにT↓とT↑のみ変化するという相転移挙動が観測された。
このように、Rb含有量および格子欠陥量を変化させた場合と異なる相転移挙動を観測した。一つの相転移物質系(この場合はRbMnFeプルシアンブルー類似体)において、異なる相転移変化挙動が発現することはたいへん珍しく、貴重な例である。今後、熱力学的解析を行い、熱力学的パラメータと相転移変化挙動の相関について明らかにしていく予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
RbMnFeプルシアンブルー類似体の相転移挙動における異種金属ドープ効果について、検討を行った。その結果、Mn位置に異種金属としてCrをドープしたRbCrMnFeプルシアンブルー類似体において、ΔTは変化せずにT↓とT↑のみ変化するという、これまでに報告されていた相転移変化挙動と異なる変化が観測された。一つの相転移物質系(この場合はRbMnFeプルシアンブルー類似体)において、異なる相転移変化挙動が発現することはたいへん珍しく、貴重な例である。今後、熱力学的パラメータと相転移変化挙動の相関について学術的理解を深め、将来的な物質設計にとっても重要な知見を明らかにしていく予定である。
さらに、当初の計画以上の発展として、磁性酸化物であるイプシロン型酸化鉄からなる磁気力顕微鏡用探針を作製し、作製した探針を用いてハードディスクの表面を観察することで、イプシロン型酸化鉄の磁気力顕微鏡用探針としての有用性を示した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、今回見出したCrドープ型のRbCrMnFeプルシアンブルー類似体で観測された、”温度ヒステリシス一定のもとで相転移温度が変化する”という相転移挙動について、比熱測定や熱力学的理論解析を行うことにより、転移エンタルピーや転移エントロピーなどの熱力学的パラメータと相転移変化挙動の相関関係を明らかにしていく予定である。また、例えばCoやNiなど、Cr以外の異種金属によるドープ効果についても検討し、金属ドープが電荷移動型相転移物性に及ぼす効果を系統的に解明していく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
移設予定の装置について、装置の状況および設置環境を整えることに想定以上に時間がかかり、移設を次年度に繰り越すこととした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
移設予定の装置について、最適な稼動状況および設置環境を整え、次年度に移設を実施する予定である。
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