2015 Fiscal Year Annual Research Report
低温トポタクティック反応による新規機能性遷移金属酸化物の合成と構造物性評価
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15F15036
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
島川 祐一 京都大学, 化学研究所, 教授 (20372550)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
DENIS ROMERO FABIO 京都大学, 化学研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2015-10-09 – 2017-03-31
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| Keywords | 機能性酸化物 / 低温トポタクティック反応 / 遷移金属酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、機能性酸化物材料に注目し、新しい機能（磁性、誘電性、電気伝導性やその複合機能）を持った新材料を開発することを目指している。特に新しい物質合成手法として低温トポタクティック物質変換に注目しており、カチオン秩序構造を持ったペロブスカイト構造、およびペロブスカイト関連構造化合物を中心にこの手法を適用した新材料合成を試みてきた。
当初の研究計画の中、人工超格子薄膜は、物質評価にやや困難があることが判明したため、現在はバルク材料を中心に研究を展開している。
Initial work targeted the synthesis of Sr(Ru0.5Fe0.5)O3 and SrFeO3-SrRuO3 superlattice thin films as targets for topochemical reduction. While the reduction reactions proved initially successful, the resulting materials are proving challenging to characterise.
An alternate strategy using the different coordination requirements of different cations was employed to prepare cation-ordered bulk materials. Topochemical reduction reactions were investigated in order to prepare metastable cation-ordered materials. In addition, topochemical oxidation reactions enabled the synthesis of new metastable cation-ordered materials. These materials proved far easier to characterise, yielding promising early results.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ペロブスカイト構造、およびペロブスカイト関連構造化合物に注目し、その中でも特にカチオン秩序構造を持った物質群を対象とした。当初の研究計画では人工超格子薄膜を中心として、低温トポタクティック物質変換を行う計画であったが、人工超格子薄膜はトポタクティクックな還元はできるものの、精密な物質評価を進めることにやや困難があることが判明した。そこで、現在はカチオン秩序構造を持つペロブスカイト構造、およびペロブスカイト関連構造化合物のバルク材料を中心に低温トポタクティック物質変換を進めている。具体的な進展は以下の通りである。
Current work is focussing on the synthesis and characterisation of novel metastable cation ordered iron oxides. Ca2FeMnO5 adopts a structure in which Fe and Mn adopt layered ordering, while Ca2FeCoO5 adopts a structure in which Fe and Co adopt rocksalt ordering. Current work is focussed on the behaviour of these materials towards topochemical reduction. In parallel, YCa4Fe5O13, YBa1.7Ca2.4Fe5O13, and Nd2Ba2Ca2Fe6O15.5 all adopt complex cation-ordered structures driven by the different A-site cation coordination requirements. Topochemical reactions of these materials produce new phases which inherit the complex cation order of the parent materials. The structure and physical properties of these new materials are being investigated.
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| Strategy for Future Research Activity |
カチオン秩序構造を持つペロブスカイト構造、およびペロブスカイト関連構造化合物のバルク材料の構造と物性評価に注力する。特に、3d遷移金属イオンを含んだ物質の磁気特性と磁気構造に注目しており、中性子磁気構造解析を含めた実験を展開する予定である。また、引き続き、低温トポタクティック物質変換による新物質合成も進めていく予定である。特に、これまでは還元反応が中心であったが、オゾンなどを用いたトポタクティックな酸化反応についても進めていく。
Over the coming year, neutron diffraction experiments at the ILL, France and ISIS neutron source in the UK are planned. These will enable complete structural and magnetic characterisation of the synthesised materials. At the conclusion of these experiments we will be in a good position to both publish this research in journals and at international research conferences.
Future work will involve analogous work on manganese and cobalt oxides, both of which show a wide range of possible oxidation state and coordination environment combinations and are thus excellent candidates for the formation of cation ordered structures showing new interesting properties.
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Research Products
(2 results)
