ネプツニウム充填スクッテルダイト化合物の純良単結晶育成とフェルミ面の解明

镎填充方钴矿化合物纯单晶的生长和费米面的阐明

• 批准号: 16037201
• 负责人: 青木 大
• 金额: $ 5.5万
• 依托单位: Tohoku University
• 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16037201/
• 关键词: 超ウラン化合物; NpFe4P12; フラックス法; スクッテルダイト化合物; ドハース・ファンアルフェン効果; フェルミ面

ネプツニウム(Np)を含む超ウラン化合物は、強い放射能をともなうために取り扱いが難しく、これまで物性研究の例はほとんどない。本研究では、まず原料となるNp02から水溶液電解法によりNp金属を調製し、さらにフラックス法によりNp化合物の純良単結晶育成を行なった。その結果、Snフラックス法によってNpFe4P12の単結晶育成に成功した。超ウラン元素のスクッテルダイト化合物はこれが初めてである。(100)、(110)、(111)面に対応する結晶面が明瞭にあらわれた単結晶(0.5mm角)が多数得られた。X線回折によって格子定数を7.7709Åと決定した。この値はThFe4P12、UFe4P12よりも小さく、単体金属のウィグナー・ザイツ半径の移り変わりとほぼ同じである。電気抵抗率の値は大きくmΩ・cmのオーダーである。これは、NpFe4P12が電子と正孔の数が同数の補償金属であり、5f電子が局在していると考えたときの、5f3(Np4+)の電子配置を持つことを示している。30〜150Kの範囲で降温とともに電気抵抗は増大し、特異な振る舞いを示す。30K以下では電気抵抗は急激に減少する。磁化率の測定からNpFe4P12はキュリー温度23K強磁性状態であり、磁気モーメントは<100>方向を向いていることが分かった。飽和磁気モーメントは自由イオンから期待される値(3.27μB/Np)よりも、かなり小さく1.4μB/Npである。比熱測定から得られた電子比熱係数は30mJ/K2molと比較的大きく、5f電子が強い相関を受けていることを示唆している。本研究ではさらに、スクッテルダイト化合物以外のNp化合物についても純良単結晶育成、物性測定を行い、NpFe4P12と比較・検討した。その結果、NpFe4P12はNp化合物の中では5f電子が局在している例外的なケースであることが分かった。

ネ プ ツ ニ ウ ム (Np) contains を む ウ ラ は ン compounds, strong い radioactivity を と も な う た め に take り Cha い が difficult し く, こ れ ま の で property research example は ほ と ん ど な い. This study で は, ま ず materials と な る Np02 か ら aqueous solution electrolysis に よ り Np metal を し modulation, さ ら に フ ラ ッ ク ス method に よ り Np compound の virtuous 単 crystallization bred line を な っ た. Youdaoplaceholder0 そ results: によってNpFe4P12 単 単 crystallization by Snフラッ ス ス ス method に successful た た. Superウ ラ ッテ elements ス ス ッテ ッテ ダ ダ ト ト compounds ダ れが れが initial めてである. (100), (110), (111) surface に 応 seaborne す る crystal surface が clear に あ ら わ れ た 単 crystallization (0.5 mm) が most have ら れ た. X-ray refolding によって grid number を7.7709 A と determines た た. こ の numerical は ThFe4P12, UFe4P12 よ り も small さ く, 単 metal の ウ ィ グ ナ ー · ザ イ ツ radius の move り - わ り と ほ ぼ with じ で あ る. The <s:1> value <e:1> of the electrical resistance rate is large, く くmΩ · cm, <s:1> and <s:1> ダ and ダ and である respectively. こ れ は, NpFe4P12 が electronic と の is hole number が with several の compensation metal で あ り, 5 f electronic が bureau in し て い る と exam え た と き の, 5 f3 (Np4 +) の electronic configuration を hold つ こ と を shown し て い る. In the range of 30 to 150K, the <s:1> range 囲で cooling とと に に electrical resistance <s:1> increases <s:1>, and the special な vibration る dance を を shows す. When the voltage is below 30K, the resistance of で で to <s:1> surges に decreases by する. Determination of susceptibility の か ら NpFe4P12 は キ ュ リ ー temperature 23 k of strong magnetic で あ り, magnetic 気 モ ー メ ン ト は を < 100 > direction to い て い る こ と が points か っ た. Saturated magnetic 気 モ ー メ ン ト は free イ オ ン か ら expect さ れ る nt (3.27 mu B/Np) よ り も, か な り small さ く 1.4 mu B/Np で あ る. Determination of specific heat か ら have ら れ た coefficient of electronic heat は 30 mj/K2mol と compare big き く, 5 f electronic が strong い masato を by け て い る こ と を in stopping し て い る. This study で は さ ら に, ス ク ッ テ ル ダ イ ト compound outside の Np compound に つ い て も virtuous 単 crystallization, determination of physical properties を い, bred NpFe4P12 と comparison, 検 beg し た. そ の results, NpFe4P12 は Np in compound の で は 5 f electronic が bureau in し て い る exceptions な ケ ー ス で あ る こ と が points か っ た.

项目成果

超ウラン化合物で初めて決定されたNpCoGa_5の円柱状フェルミ面

首次测定超铀化合物中NpCoGa_5的圆柱形费米面

• 发表时间: 2004
• 期刊: 固体物理 39・8
• 作者: M.Amano;S.Moriyama;M.Iigo;S.Kitamura;N.Amiya;K.Yamamori;K.Ukena;K.Tsutsui;青木大 他
• 通讯作者: 青木大 他

Two kinds of cylindrical Fermi surface determined by the de Haas-van Alphen effect in NpCoGa5

NpCoGa5 中德哈斯-范阿尔芬效应确定的两种圆柱费米面

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan 73・10
• 作者: K.Wada;K.Tomisaka;Dai Aoki
• 通讯作者: Dai Aoki

Magnetic and Electrical Properties of NpTGa_5(T=Fe, Rh and Ni)

NpTGa_5(T=Fe、Rh、Ni)的磁电性能

• 发表时间: 2005
• 期刊: J. Phys. Soc. Jpn. 74
• 作者: D. Aoki;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Single Crystal Growth of Large-Size and High-Quality NpCoGa_5 and Its Electrical and Magnetic Properties

大尺寸高质量NpCoGa_5单晶生长及其电磁性能

• 发表时间: 2004
• 期刊: J. Phys. Soc. Jpn. 73・7
• 作者: Suzuki-Hirano;A.;Sato;T.;Nakamura;H.;T.Obita et al.;D.Aoki et al.
• 通讯作者: D.Aoki et al.