希土類と白金族元素を秩序化させたペロブスカイトのデザインとf-d電子の示す磁性

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希土類は遷移金属と比べ、サイズが大きいため、ペロプスカイト型酸化物ABO_3を形成すると、物性を決定するBサイトに入らず、Aサイトに入るため、希土類が物性の主役とならない。一方、ペロブスカイト型構造は極めて高い化学組成に関する自由度を持ち、適当な組成および合成条件を選択することにより、結晶構造および金属元素の原子価状態を制御することが可能である。そこで前年度に引き続き本年度の研究では、ペロブスカイト型酸化物ABO_3で希土類を物性の表舞台に立たせるため、サイズの大きく異なる白金族元素と組み合わせることにより、(1)ペロプスカイトABO_3のBサイトに、希土類を入れることができ、しかも希土類と白金族元素は構造的に秩序化したペロブスカイト化合物を系統的に新規合成した。(2)すべての化合物は低温で反強磁性転移し、その磁気的性質を中心に、これら2つの元素の相互作用に伴うf-d混合電子系の示す新しい物性を探索した。さらに今年度の研究では、結晶中で希土類のみが秩序配列し、しかも物性を決定する以下の化合物を合成し、その構造とf電子、f-d電子の挙動に伴う磁性を明らかにした。1.価数、イオン半径が適度に異なる+5価の白金族元素と組み合わせることにより、希土類が1次元に並んだ化合物Ln_3MO_7を合成した。磁気的にはM、2つの希土類サイトLn(1)、Ln(2)は独立に振舞う。2.希土類を含む4元系複合酸化物Ba_6Ln_2Fe4O_<15>では、磁場誘起によりスピン再配列・強磁性配列が起こることがわかった。この化合物では、Ba_6Ln_2Fe_4O_<15>のBaサイトをSrに部分置換することにより、サイズの小さな希土類Ln=Sm〜Luまで合成可能で、その構造解析と磁性測定を通してLn(f電子)-Fe(d電子)相互作用に伴う特異な磁気挙動を見い出した。