平面四配位鉄酸化物の金属化・強磁性体化

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本研究では、元素置換などによって平面四配位鉄酸化物を強磁性体・金属化することを目的とした研究である。代表者は申請書に掲げるSrFeO2のSrサイトを希土類元素で置換を行った。Nd,Sm,Ho置換SrFeO2では、得られた試料の組成が(Sr1-xLnx)Fe2+O2+x/2のようになり、余剰の酸素が希土類を置換した分だけ無限層の層間に挿入されていることが分かった。これにより、期待したようなキャリアドープはできていないことが分かった。またEu置換体においては余剰酸素はなかったもののEuが三価でなく二価で固溶することによってやはり絶縁体となった。(Sr2+0.7Eu2+0.3)Fe2+O2に高圧をかけるとEu2+からFe2+へ電荷移動を起こし、鉄の価数が1.7価（一価と二価の混合原子価）となることが分かってきた。またこの時室温付近で強磁性の金属となった。Euを固溶していないSrFeO2も高圧下で金属強磁性化するが、SrFeO2だと金属強磁性化する転移圧力が33GPaであったのに対してEu30%置換体では大幅に下がり15GPaとなった。このことは平面四配位鉄酸化物の金属化と強磁性化を常圧で実現するうえで重要なステップとなると考えられる。また計画書に示すようにSrFeO2へのアルカリ金属置換と4d,5d遷移金属置換にもトライしたが、現時点では目的の平面四配位鉄酸化物の合成成功には至っていない。