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2010 年度 実績報告書

格子不整の結晶化学による機能性酸窒化物の創製

公募研究

研究領域機能元素のナノ材料科学
研究課題/領域番号 22015001
研究機関北海道大学

研究代表者

吉川 信一  北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10127219)

キーワード金属酸窒化物 / 誘電体 / 超伝導体 / 中性子線回折
研究概要

金属酸窒化物は酸化物および窒化物イオンの双方を含むところから、金属酸化物および窒化物のそれぞれの長所を併せ持つ新素材として期待されている。白色LED用の酸窒化物蛍光体が窒化物イオンによる共有結合性に由来する安定化した電子状態からの遷移に伴う可視光発光によって注目されている。我々は酸化物および窒化物イオンが共存する酸窒化物中で、両イオンの相対的な配列によって現れる特異な特徴的な現象に着目している。
極めて大きな誘電率をもつ酸窒化物ペロブスカイトSrTaO_2N、および我々が発見したMg,Al,Siでそれぞれ陽イオン置換した岩塩型Nb(N,0)超伝導体について、中性子線回折によって明らかになった軽元素の変位と物性の関係を明らかにすることができた。
(1)SrTaO_2Nでは単位格子がI4/mcmであり、Taに配位する陰イオンサイトには頂点の4aと8hの2種類がある。中性子線回折によると、窒化物イオンによる占有率は4aサイトでは1/2、8hでは1/4であり、Ta周りの配位多面体はシス型TaO_4N_2であることが明らかになった。また4aサイトの異方性変位パラメータU_<11>とU_<22>が異常に大きく、これらが大きな誘電率を発生していると考えられた。(2)(Nb_<0.89>Al_<0.11>)(N_<0.84>O_<0.16>)はTc=17.3Kの超伝導体であった。今年度にはAlの代わりに、MgおよびSiがNbとともに共存する岩塩型構造の酸窒化物(Nb_<0.95>Mg_<0.05>)(N_<0.92>O_<0.08>)および(Nb_<0.87>Si_<0.09>□_<0.04>)(N_<0.87>O_<0.13>)を合成し、Tc=17.6Kおよび16.2Kの新超伝導体であることを見出した。Si系の生成物について中性子線回折法で結晶構造を精密化すると、Si位置の変位パラメータが大きく、正規位置の6配位から4配位位置に向けてやや変位していると考えられた。この結晶構造の乱れが、超伝導転移温度の低下につながった可能性がある。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (14件)

  • [雑誌論文] Silver delafossite nitride, AgTaN_2?2011

    • 著者名/発表者名
      A.Miura, M.Lowe, B.M.Leonard, C.V.Subban, Y.Masubuchi, S.Kikkawa, R.Dronskowski, R.G.Henning, H.D.Abruna, F.J.DiSalvo
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 184 ページ: 7-11

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructure formation during the annealing of iron nitrides2011

    • 著者名/発表者名
      R.Saito, Y.Masubuchi, T.Motohashi, S.Kikkawa, M.Sasaki
    • 雑誌名

      Mater.Res.Bull.

      巻: 46 ページ: 547-550

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetite/maghemite mixture prepared in benzyl alcohol for the preparation of α"-Fe_<16>N_2 with α-Fe2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Masubuchi, S.Yamashita, T.Motohashi, S.Kikkawa, M.Niederberger
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society

      巻: (in press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and photoluminescence of blue-emitting 15R-sialon : Eu^<2+> phosphors2010

    • 著者名/発表者名
      X.W.Zhu, Y.Masubuchi, T.Motohashi, S.Kikkawa, T.Takeda
    • 雑誌名

      J.Alloys & Compd.

      巻: 496 ページ: 407-412

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Indium and gallium oxynitrides prepared in the presence of Zn^<2+> by ammonolysis of the oxide precursors obtained via the citrate route2010

    • 著者名/発表者名
      A.Miyaake, Y.Masubuchi, T.Takeda, S.Kikkawa
    • 雑誌名

      Mater.Res.Bull.

      巻: 45 ページ: 505-508

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure and superconductive characteristics of Nb_<0.89>Al_<0.11> oxynitrides2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Ohashi, T.Motohashi, Y.Masubuchi, S.Kikkawa
    • 雑誌名

      J.Solid State Chem.

      巻: 183 ページ: 1710-1714

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Structure and Properties of Niobium Aluminum Oxynitride and Tantalum Based Compound Prepared through Citrate Route2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Masubuchi, S.Yamamoto, T.Takeda, S.Kikkawa
    • 雑誌名

      Mater.Sci.Forum.

      巻: 631-632 ページ: 167-172

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Humidity effects in Fe_<16>N_2 fine powder preparation by low-temperature nitridation2010

    • 著者名/発表者名
      K.Yamanaka, Y.Onuma, S.Yamashita, Y.Masubuchi, T.Takeda, S.Kikkawa
    • 雑誌名

      J.Solid State Chem.

      巻: 183 ページ: 2236-2241

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxynitrides as new functional ceramic materials2010

    • 著者名/発表者名
      S.Kikkawa, T.Motohashi, Y.Masubuchi
    • 雑誌名

      Ceramic Transactions

      巻: 216 ページ: 105-111

    • 査読あり
  • [学会発表] 低温窒化合成したα-Feを含むα"-Fe_<16>N_2微粉体の磁気特性2011

    • 著者名/発表者名
      山下祥平、鱒渕友治、本橋輝樹、吉川信一
    • 学会等名
      第49回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山市)
    • 年月日
      2011-01-12
  • [学会発表] 層状構造を持つ蛍光体ホストCaGdAlO_4における窒素部分置換体の合成2011

    • 著者名/発表者名
      畑智將、鱒渕友治、本橋輝樹、吉川信一
    • 学会等名
      第49回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山市)
    • 年月日
      2011-01-12
  • [学会発表] 窒化ニオブの結晶構造および超伝導性に及ぼす典型元素M(M=Mg,Al,Si)-酸素共ドープ効果2011

    • 著者名/発表者名
      大橋良央、鱒渕友治、本橋輝樹、吉川信一
    • 学会等名
      第49回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山市)
    • 年月日
      2011-01-11
  • [学会発表] Structural characterization of dielectric perovskite oxynitride SrTaO_2N2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Zhang, T.Motohashi, Y.Masubuchi, Y.Kikkawa
    • 学会等名
      2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010)
    • 発表場所
      ハワイコンベンションセンター(ハワイ、米国)
    • 年月日
      2010-12-18
  • [学会発表] Oxynitrides as Emerging Functional Materials2010

    • 著者名/発表者名
      S.Kikkawa, Y.Masubuchi, T.Motohashi, T.Takeda
    • 学会等名
      3^<rd> International Congress on Ceramics (ICC3)
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪市)(招待講演)
    • 年月日
      2010-11-17
  • [学会発表] Crystal Growth of Gallium Oxynitride Nanofibers in Sub-mm Length2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Masubuchi, R.Yamaoka, T.Motohashi, S.Kikkawa
    • 学会等名
      3^<rd> International Congress on Ceramics (ICC3)
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪市)
    • 年月日
      2010-11-15
  • [学会発表] Photoluminescence Property and Crystal Structure of Layered Aluminium Oxynitride Prepared through Citrate Route2010

    • 著者名/発表者名
      T.Hata, Y.Masubuchi, T.Motohashi, S.Kikkawa
    • 学会等名
      3^<rd> International Congress on Ceramics (ICC3)
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪市)
    • 年月日
      2010-11-15
  • [学会発表] Nb-Si酸化物アモルファスをアンモニア窒化した生成物の構造と物性2010

    • 著者名/発表者名
      大橋良央、鱒渕友治、本橋輝樹、吉川信一
    • 学会等名
      平成22年度日本セラミックス協会 東北北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      東北大学・片平さくらホール(仙台市)
    • 年月日
      2010-10-29
  • [学会発表] ペロブスカイト型酸窒化物Sr_<1-x>La_xNb(O,N)_3(0≦x≦0.8)における結晶構造変化2010

    • 著者名/発表者名
      小宮山卓史、鱒渕友治、本橋輝樹、吉川信一
    • 学会等名
      平成22年度日本セラミックス協会 東北北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      東北大学・片平さくらホール(仙台市)
    • 年月日
      2010-10-28
  • [学会発表] Thermally metastable transition metal nitrides for metamaterials2010

    • 著者名/発表者名
      R.Saito, Y.Masubuchi, T.Motohashi, S.Kikkawa
    • 学会等名
      Solid State Chemistry 2010 (SSC2010)
    • 発表場所
      Masaryk Dormitory, Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2010-09-13
  • [学会発表] Magnetite prepared in benzyl alcohol for the preparation of Fe_<16>N_2 with large magnetization2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Masubuchi, S.Yamashita, T.Motohashi, S.Kikkawa, M.Niederberger
    • 学会等名
      11^<th> International Conference on Ceramic Processing Science (ICCPS-11)
    • 発表場所
      ETH Zurich, Switzerland
    • 年月日
      2010-08-30
  • [学会発表] (Nb_<0.89>Al_<0.11>)(O_<0.16>N_<0.84>) oxynitride superconductor2010

    • 著者名/発表者名
      S.Kikkawa
    • 学会等名
      日本-EU公開ワークショップ「超伝導」
    • 発表場所
      Omni Shoreham Hotel, Washington D.C., U.S.A.(招待講演)
    • 年月日
      2010-08-01
  • [学会発表] ペロブスカイト型酸窒化物SrNbO_2NのLaによるAサイト置換効果2010

    • 著者名/発表者名
      小宮山卓史、鱒渕友治、本橋輝樹、吉川信一
    • 学会等名
      日本化学会北海道支部2010年夏季研究発表会
    • 発表場所
      函館工業高等専門学校(函館市)
    • 年月日
      2010-07-24
  • [学会発表] 酸窒化ガリウムナノファイバーの結晶成長2010

    • 著者名/発表者名
      山岡諒平、鱒渕友治、本橋輝樹、吉川信一
    • 学会等名
      日本化学会北海道支部2010年夏季研究発表会
    • 発表場所
      函館工業高等専門学校(函館市)
    • 年月日
      2010-07-24

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公開日: 2012-07-19  

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