High-pressure synthesis of novel transition-metal oxides and exploring their functional properties

新型过渡金属氧化物的高压合成及其功能特性探索

基本信息

批准号：
20H00397
负责人：
島川祐一
金额：
$ 28.62万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00397/
关键词：
固体化学遷移金属酸化物機能性材料高圧合成

项目摘要

本研究では、主として高圧法を中心とした特異な合成手法を発展させ、準安定・非平衡な領域にまで合成範囲を広げることで新たな機能特性を有する新物質の合成を目指してきた。また、量子ビーム大型施設を使った実験による精密な結晶構造解析により、構造変化と物性の相関を解明し、構造物性相関に基づく新物質開発指針を確立することも研究の目的としてきた。これまでに高圧法で合成したAサイト秩序型ペロブスカイト構造酸化物NdCu3Fe4O12での巨大な圧力熱量効果、およびBiCu3Cr4O12でのマルチ熱量効果（圧力熱量効果と磁気熱量効果）を発見してきた。この両者における大きな熱量効果の発現は、電荷‐スピン‐格子が強く相関した物質系において起こる1次の電荷転移が誘発する磁気エントロピー変化に起因するものであると考えている。特に磁性イオンの磁気モーメントの温度変化をみると、通常の磁気相互作用に基づく2次の相転移とは大きく異なる特異な1次転移を示していることが明らかとなった。これは、本質的には高い磁気転移温度を内在しているにも関わらず、電荷転移により磁気転移が抑制されており、結果的に電荷転移によって磁気転移が誘起されることを示している。このような電荷転移により誘発される磁気転移はこれまでには観測されていな特異なものである。熱量効果を示す新材料の設計にあたり、この新たなメカニズムはその設計指針ともなるものであり、高効率な熱制御を通して環境・エネルギー問題の解決にも資する重要な成果である。高圧合成法を用いた新物質開発ではペロブスカイト構造のAサイトが磁性イオンを含む材料系に注目した合成と物性評価研究を行ってきたが、CaCO3Ti4O12では直交する3つのスピン副格子からなる複雑で特異な磁気構造を明らかにした。

在这项研究中，我们开发了一种主要集中于高压方法的独特合成技术，并旨在通过将合成的范围扩展到亚稳态和非平衡区域来合成具有新功能特性的新物质。这项研究还旨在通过使用大量子梁设施进行精确的晶体结构分析，并建立基于结构特性相关性的新材料的准则，以阐明结构变化与物理性质之间的相关性。到目前为止，我们在A位序的钙钛矿氧化物NDCU3FE4O12中发现了巨大的压力热量效应，并且在BICU3CR4O12中具有多热效应（压升热量效应和磁局部效应）。据认为，这两个结果的巨大热量效应是由磁熵变化引起的，该变化是由在电荷旋转晶格密切相关的材料系统中引起的。特别是，当查看磁离子磁矩的温度变化时，揭示了基于正常磁相互作用的二阶相变明显不同。这表明，尽管基本上在高磁过渡温度下固有，但电荷转移抑制了磁过渡，结果，电荷转移会诱导磁过渡。通过电荷传输引起的这种磁过渡是独特的，以前未观察到。在设计具有热量效果的新材料时，这种新机制也是设计指南，并且是一项重要的成就，也有助于通过高效的热控制来解决环境和能源问题。在使用高压合成方法开发新材料时，钙钛矿结构的A位点着重于包含磁离子和物理性质评估研究的材料系统。在CACO3TI4O12中，已经揭示了由三个正交旋转sublattices组成的复杂而独特的磁性结构。

项目成果

期刊论文数量（59）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

High-Pressure Synthesized Perovskite CdMnO<sub>3</sub> with C-Type Antiferromagnetic Spin Configuration

具有 C 型反铁磁自旋结构的高压合成钙钛矿 CdMnO<sub>3</sub>

DOI：
10.1021/acs.inorgchem.2c03497
发表时间：
2022
期刊：
Inorganic Chemistry
影响因子：
4.6
作者：
Xu Yuanhui;Tan Zhenhong;Chen Wei-Tin;Chang Chung-Kai;Chuang Yu-Chun;Goto Masato;Shimakawa Yuichi
通讯作者：
Shimakawa Yuichi

サイト間電荷移動転移に伴う巨大エントロピー変化

与位点间电荷转移跃迁相关的巨大熵变