Developments of Functional Vanadium Ceramics System

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前年度に引き続き，バナジウムセラミックス機能性物質系に関し，熱電変換系，相関電子系，2次電池系，量子スピン系，重い電子系等の研究を推進した．1) 熱電変換系：非調和型Cuイオン振動を示し，高い熱電変換性能を持つβ'相CuxV2O5に関し，Cu－Li，Cu－Ag置換の研究から熱電変換性能因子の向上には結晶内トンネル席に位置するドナーイオンの重量化が本質であることが示唆されたので，ドナーをPbにしたβ相PbxV2O5（0.2≦x≦0.33）を作成し物性を解析した．2) 相関電子系：Mott転移境界近傍において重い電子的振舞いを示すLiV2O4スピネルの帯磁率を追究するため，Hubbardモデルに基づき，金属電子系の高温帯磁率を検討した．高温極限の帯磁率は一重項を組まない自由電子の平均数NsのCurie則で表され，Nsは電子総数Neと軌道状態のみに依存することを示し，またFermi温度と同程度の閾温度T0以上でCurie則が成立することを明らかにした．3) 2次電池系：複合結晶型α相CuxV4O11（2<x≦2.33），超格子型β相CuxV4O11（1<x<2）に加え，Liドープに伴う相転移により2次電池の高容量化が困難とされてきたV2O5の元素置換系に対して充放電特性を評価した．4) 2次電池関連の量子スピン系：γ相LiV2O5の1次元磁性は知られていたが，評価されるg因子が小さい（g～1.8）ことが問題であった．一方，電子スピン共鳴からはg～1.9であり，この相違は鎖間相互作用を考慮することで理解できた．5) 2次電池関連の重い電子系：Onodaにより構築されたLiV2O4のインコヒーレント金属相における混合原子価イオンモデルに基づき，LixZn1-xV2O4（0≦x≦1）およびLixV2O4（0.66≦x≦1）の磁気・電気物性を解析した結果，そのモデルの有効性が実証された．