クラスレート系構造化合物の合成・構造・物性

笼形结构化合物的合成、结构和物理性质

基本信息

批准号：
11165237
负责人：
谷垣勝己
金额：
$ 4.93万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11165237/
关键词：
クラスタ d-f-ブロック元素伝導電子磁性電子強磁性クラスレート Si Ge 磁性

项目摘要

フラーレン系のネットワーク物質において、IV族元素であるSi,Geから構成されるネットワーク物質は、炭素系フラーレン物質とは異なる新しい物質群として注目される物質である。本研究課題では、20面体と24面体Si系ネットワクーク系物質において、初めて磁性元素であるd-およびf-ブロック元素を導入した、クラスタネットワークを基本とする新しい磁性物質を設計して、その合成に世界ではじめて成功した。これらの物質は、組成比を正確に制御して混合した原料を、高周波加熱ならびにアーク溶解を繰り返す事により、極めて高精度に制御して合成する事ができる。放射光施設を用いて行った構造解析によると、d-ブロック元素の一つであるMnは、20面体クラスタを結合する結晶サイト(6c)に導入され、f-ブロック元素の一つであるCeは、24面体クラスタの内部に内包フラーレンクラスタの形で包含される。内包現象により外界から保護されて、これらの新しいクラスタ系物質は、3次元インターカレーションとして合成される炭素系フラーレン固体と比較すると極めて安定である。合成された物質の中で、Ce_2Ba_6Au_4Si_<42>およびBa_8Mn_2Ge_<44>の物質は、それぞれ6Kおよび10Kで自発磁化を伴う強磁性相転移を生じる。この機構は現段階では明白ではないが、Baから導入されたクラスタネットワーク全体に広がる伝導電子と新たに導入されたd-およびf-ブロック元素に由来する磁性電子の相互作用を媒介して、電子スピン配列が生じているものと考えられる。これらの新しい磁性クラスタネットワーク物質は、ナノ領域のサイズから種々の物性パラメターを変化する事ができるナノ材料であり、将来の展望が大いに期待される。

在基于富勒烯的网络材料中，由IV组元素和GE组成的网络材料是吸引人们注意的材料，因为新的材料组不同于碳纤维富勒烯材料。在这个研究主题中，我们设计了一种基于群集网络的新磁性材料，该磁性材料在世界上首次引入了磁元素D和F块元素，并能够在世界上首次合成它。可以通过重复高频加热和弧形溶解原材料的精确度，这些原材料与组成比的精确控制混合，可以以极高的精度合成这些材料。根据使用同步加速器辐射设施进行的结构分析，MN是D-Block元素之一，是在连接二十面体簇的晶体位点（6C）中引入的，而CE（CE（CE）是F-Block元素之一，其中包括Icosahedral元素的形式。这些新的基于簇的材料被包含现象免受外部的影响，与合成为3维插入的碳的富勒烯固体相比，这些新的基于簇的材料非常稳定。在合成的材料中，CE_2BA_6AU_4SI_ <42>和BA_8MN_2GE_ <44>材料分别在6K和10K处使用自发磁化，进行铁电磁相变。尽管在此阶段尚不清楚这种机制，但据信，通过传播的传导电子的相互作用，从BA引入的群集网络和来自新引入的D-和F-Block元素引入的磁性电子中产生了电子自旋排列。这些新的磁性簇网络材料是纳米材料，能够根据纳米层的大小改变物理参数，并且非常期待未来的前景。