複合機能性層状コバルト酸化物の設計開発:熱電変換素子及び燃料電池電極材料への応用

多功能层状氧化钴的设计与开发：在热电转换元件和燃料电池电极材料中的应用

• 批准号: 04J01600
• 负责人: 石渡 晋太郎
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J01600/
• 关键词: 層状コバルト酸化物; 熱電変換; 巨大磁気抵抗; 強磁性; 酸化物エレクトロニクス; ゼーベック係数; 結晶構造解析; マンガン酸化物; 磁気フラストレーション; コバルト酸化物; フラストレーション; 巨大磁気抵抗効果

まず、層状ミスフィット型コバルト酸化物[Sr_2O_<2-d>]_pCoO_2の単結晶試料を用いた磁気抵抗、ホール抵抗、ゼーベック係数の測定を行い、他のミスフィット型コバルト酸化物と比較を行うことで、ミスフィット比pと室温でのゼーベック係数が正の相関をもつことを見いだした(J.Phys.Soc.Jpn.75,`104716(2006))。これは層状コバルト酸化物の熱電変換材料としての性能向上につながる重要な研究成果だと言える。次に、ペロブスカイト型コバルト酸化物Sr_<1-x>A_xCoO_<3-d>(A : Lanthanides)が示す室温強磁性(T_c=360K)の起源を解明するため、SPring-8の高田らのグループと共同で放射光X線回折実験を行い、精密な結晶構造解析を行った。その結果、500K近傍で酸素欠損の秩序化が起こり、360Kでの強磁性転移と同時にスピン状態・軌道秩序が起きている可能性が示唆された。この結果は現在Phys.Rev.Lett.へ投稿中である。最後に、新規六方晶型層状コバルト酸化物SrCO_<12>O_<19>の単結晶試料を、京大化研高野研究室の高圧装置を用いて作製することに成功し、寺崎研究室にて巨大負磁気抵抗を示すことを見いだした。この物質は、六回対称軸と平行に数テスラの磁場がかかると、抵抗が100倍以上減少(コバルト酸化物としては最大)する大変興味深い系で、コバルト酸化物のもつ新しいエレクトロニクス材料としての可能性をさらに押し広げたと言える。

The <2-d>measurement of magnetic resistance, magnetic resistance, and coefficient of crystallization of single crystalline samples of [Sr_2O_ ]_pCoO_2, a layered and layered type of [Sr_2O_ ]_pCoO_2, and the comparison of these samples with other crystalline samples of [Sr_2O_]_pCoO_2, a layered and layered type of [Sr_2O_]_pCoO_2, and a positive correlation coefficient between them and room temperature (J.Phys.Soc.Jpn.75,`104716(2006)). The important research results of thermoelectric conversion materials with layered acidifiers are summarized. The origin of Sr<1-x>_xCoO_<3-d>(A : Lanthanides), A new type of ferro-magnetic compound, has been studied at room temperature (T_c=360K). The X-ray diffraction and crystal structure analysis of SPring-8 have been carried out. The results show that the order of acid deficiency at 500K and ferromagnetic transition at 360K are possible. The result is now Phys.Rev.Lett. Finally, the new hexagonal crystal structure SrCO_<12>O_<19>crystal sample was successfully manufactured by the high pressure device in the high field research laboratory of Beijing University of Chemical Research. The large negative magnetic resistance was demonstrated in the Terasaki research laboratory. The magnetic field of the material is reduced by more than 100 times (the maximum of the acid compound) due to the magnetic field of the six-ring symmetrical axis and the parallel number of times (the maximum of the acid compound).

项目成果

High-Pressure Synthesis and Structure of SrCo_6O_<11> : Pillared Kagome Lattice System with a 1/3 Plateau in Magnetization

SrCo_6O_<11>的高压合成和结构：具有1/3磁化平台的柱状Kagome晶格系统

• 发表时间: 2005
• 期刊: Chemistry of Materials 17
• 作者: H.Mukuda;Y.Kitaoka;S.Ishiwata;et al.;S.Ishiwata et al.
• 通讯作者: S.Ishiwata et al.

Transport Properties of Misfit-layered Cobalt Oxide[Sr_2O_<2-d>]_<0.53>CoO_2

错位层状氧化钴[Sr_2O_<2-d>]_<0.53>CoO_2的输运特性

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan 75
• 作者: A.Arakaki;S.Hideshima;T.Nakagawa;D.Niwa;T.Tanaka;T.Matsunaga;T.Osaka;Zako T.;Okochi M.;Yoshida T.;Shintaro Ishiwata et al.
• 通讯作者: Shintaro Ishiwata et al.

59Co-NMR Probe for Stepwise Magnetization and Magnetotransport in SrCo6O11 with Metallic Kagomé Layer and Triangular Lattice with Local Moments

• DOI: 10.1143/jpsj.75.094715
• 发表时间: 2006-07
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: H. Mukuda;Y. Kitaoka;S. Ishiwata;Takashi Saito;Y. Shimakawa;H. Harima;M. Takano

Transport Properties of a Single Crystal of Misfit-Layered Cobaltate with Double RS-type Sr-O layers

具有双RS型Sr-O层的错配层状钴酸盐单晶的输运特性

• 期刊: Physica C (印刷中)
• 作者: W.Kobayashi;S.Ishiwata et al.;Shintaro Ishiwata et al.;Shintaro Ishiwata et al.
• 通讯作者: Shintaro Ishiwata et al.

Neutron Diffraciton Study of a Layered Cobalt Oxide SrCo_6O_<11>

层状氧化钴SrCo_6O_<11>的中子衍射研究

• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials (印刷中)
• 作者: T.Saito;A.Williams;J.P.Attfield;T.Wuernisha;T.Kamiyama;S.Ishiwata;et al.
• 通讯作者: et al.