ルテニウムパイロクロアの高圧合成と金属半導体転移

烧绿石钌的高压合成及金属-半导体转变

• 批准号: 14038220
• 负责人: 菅野 了次
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14038220/
• 关键词: パイロクロア; in-situX線回折実験; 高圧単結晶合成; 金属絶縁体転移

スピンフラストレーション系のパイロクロア構造を持つTl_2Ru_2O_7は、約120Kで金属絶縁体転移が起こることが知られているが、この金属絶縁体転移の機構や転移点付近での磁化率の異常な振る舞いについては完全には解明されていない。その物性や転移機構を明らかにするためには単結晶の育成が必要である。しかし、Tl_2Ru_2O_7は常圧下では組成を制御することが困難である。一方、高圧合成は密封系・酸化還元雰囲気下での合成が可能なため、組成制御が比較的容易であるが、結晶の成長過程を直接観察できないことより、単結晶育成条件の探索が非常に困難であり、これまでほとんど行われていなかった。本研究ではin-situX線回折実験を行い、圧力下での反応過程を観察して効率のよい育成条件の探索を行い、高圧下において組成が精密に制御された単結晶育成を試みた。単結晶育成のための条件を決定するためにSPring-8のBL14B1において圧力下でのin-situ粉末X線回折測定を行い、高温高圧下における試料の状態を調べた。圧力下でのin-situX線回折実験の結果をもとに単結晶の合成を試み、NaCl, KClO_4をフラックスとして用いてこれまで得られていなかったタリウムルテニウムパイロクロアの約0.3mmの単結晶合成にはじめて成功した。またフラックスとしてB_2O_3を用いてより大型の約0.5mmの単結晶が得られた。磁化率測定の結果、NaClフラックスで合成した単結晶は酸素欠損の存在が示唆された。B_2O_3フラックスで合成した単結晶は電気伝導度測定の結果、磁化率の挙動変化に対応するわずかな挙動変化が観測された。B_2O_3を用いて合成した単結晶についてEDX元素分析、X線構造解析を行った結果、単結晶は容器に用いた白金との固溶系を形成しており、組成は(Tl_<1.41>Pt_<0.38>)Ru_2O_<6.65>であった。

The structure of the magnetic susceptibility of the metal insulator system was determined by Tl_2Ru_2O_7 at about 120K. The mechanism of the metal insulator transition was determined by the magnetic susceptibility anomaly near the transition point. The structure of the crystal is necessary. Tl_2Ru_2O_7 is difficult to control under normal pressure. A high pressure synthesis seal system, acidification, synthesis under high pressure, composition control, easy to compare, direct observation of the growth process of crystallization, exploration of crystallization growth conditions, very difficult. In this study, the in-situ X-ray reflection process was investigated under high pressure, and the growth conditions were explored under high pressure. Single crystal growth conditions are determined by SPring-8 and BL14B1. X-ray reflection measurement of in-situ powder under medium pressure and adjustment of sample state under high temperature and high pressure. The results of in-situ X-ray reflection under high pressure were obtained successfully by the synthesis of single crystals of about 0.3mm in diameter with NaCl, KClO_4 as the catalyst. A large crystal of about 0.5 mm in diameter was obtained by using B_2O_3. The results of magnetic susceptibility measurement, NaCl synthesis, and the existence of elemental deficiency are all indicative. The results of electrical conductivity measurement of B_2O_3 single crystal and the variation of magnetic susceptibility are presented. B_2O_3 was synthesized by EDX elemental analysis and X-ray structural analysis. The results showed that the solid solution system of platinum was formed by single crystal in the container. The composition was (Tl_<1.41>Pt_<0.38>)Ru_2O<6.65>_.

项目成果

T.Matsumura, R.Kanno, Y.Inaba, Y.Kawamoto, M.Takano: "Synthesis, Structure, and Electrochemical Properties of a New Cathode Material, LiFeO_2, with a Tunnel Structure"Journal of the Electrochemical Society. 149. A1509 (2002)

T.Matsumura、R.Kanno、Y.Inaba、Y.Kawamoto、M.Takano：“具有隧道结构的新型正极材料 LiFeO_2 的合成、结构和电化学性能”电化学学会杂志。

T.Matsumura, R.Kanno, R.K.B.GOVER, Y.Kawamoto, T.Kamiyama, B.J.Mitchel: "Synthesis, Structure and Physical Properties of Li_xNa_<1-x>NiO_2"Solid State Ionics. 152-153. 303 (2002)

T.Matsumura、R.Kanno、R.K.B.GOVER、Y.Kawamoto、T.Kamiyama、B.J.Mitchel：“Li_xNa_<1-x>NiO_2 的合成、结构和物理性质”固态离子。

Tadaaki Matsumura, Noriyuki Sonoyama, Ryoji Kanno: "Synthesis, Structure and Electrochemical Properties of Layered Material, Li_<2/3>[Mn_<1/3>Fe_<2/3>]O_2, with mixed stacking states"Solid State Ionics. (印刷中).

Tadaaki Matsumura、Noriyuki Sonoyama、Ryoji Kanno：“具有混合堆积态的层状材料 Li_<2/3>[Mn_<1/3>Fe_<2/3>]O_2 的合成、结构和电化学性能”固态离子学（在新闻）。