放射光Ｘ線を用いた異常原子価遷移金属化合物の精密構造解析と秩序状態の直接観測

使用同步辐射 X 射线对异常价过渡金属化合物进行精确结构分析并直接观察有序态

• 批准号: 16J04046
• 负责人: 小林 慎太郎
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J04046/
• 关键词: 異常原子価化合物; 放射光X線; フラストレーション; 磁気物性; 構造解析; 単結晶; 幾何学的フラストレーション

本研究課題は、異常原子価元素をもつ化合物の特異な電子状態および物性の起源を、放射光X線を用いた構造物性研究により、明らかにすることを目的としている。最終年度は、異常高価数のCr4+をもつ層状化合物CrSe2やそのアニオン置換試料の放射光X線回折測定、EXAFS測定およびその解析を推進し、本系の特異な多段階構造相転移の機構を解明した。CrSe2の放射光粉末X線構造解析から、本系の逐次構造相転移が、CrSe2層内のCrの直線型の三量体の逐次的な形成と、CrSe2層間のSe間の結合形成により特徴づけられ、さらに本系の逐次相転移がこれらの競合・協力現象により引き起こされることが明らかとなった。さらに層間のSe間の結合の強さを変化させるアニオン置換を行うことで、構造・磁性・伝導性を制御できることを見出した。本研究成果は、異常高価数のCrをもつ化合物においては、近接するCr間に加えてアニオン間にも強い相互作用が生じ、新奇な構造変化や磁気・伝導現象や新機能が誘起される可能性を示唆している。本プロジェクトの成果の一部は、米国物理学会誌、化学会誌に掲載され、さらに研究成果に関連した講演に招待されるなど評価されている。また、本研究で開拓した物質の試料提供も進めており、本研究で見出された異方原子価をもつ化合物の物理が、より発展していくことが今後期待される。このように、本研究では、物質合成と放射光X線を組み合わせた多角的な研究を推進することにより、異常高価数化合物の新しい側面を明らかにすることができた。

The purpose of this study is to investigate the specific electronic states and physical properties of unusual atomic elements and compounds, and to study the structural properties of radioactive X-rays. Finally, X-ray reflection measurement and EXAFS analysis of replacement samples of layered compounds CrSe2 + with abnormally high Cr4+ content were carried out, and the mechanism of phase shift of special multistage structures in this system was clarified. X-ray structural analysis of CrSe2 radioactive powder, successive structural phase shift of this system, successive formation of Cr linear ternary in CrSe2 layer, combination formation of Se between CrSe2 layers, and successive phase shift of this system. In addition, the strength of the interlayer Se bond is changed, and the structure, magnetism and conductivity are controlled. The results of this study indicate the possibility of strong interaction between Cr compounds with abnormally high Cr number and Cr compounds with close proximity, novel structural transformation, magnetic conduction phenomenon and new function induction. Part of the results of this study were published in the Journal of the American Physical Society and the Journal of the Chemical Society. This study provides an opportunity to explore the physical and chemical properties of heteroatomic compounds. This study is aimed at advancing the study of synthesis of substances, combination of X-rays and polyhedra, and the development of new compounds with unusually high molecular weight.

项目成果

放射光X線でみたd2 電子系1T-CrSe2における二段階の分子軌道形成

用同步辐射 X 射线观察到 d2 电子系统 1T-CrSe2 中的两步分子轨道形成

• 发表时间: 2018
• 作者: 小林慎太郎;片山尚幸;澤博;道岡千城;植田浩明;吉村一良
• 通讯作者: 吉村一良

Charge frustration in the mixed-valent iron oxide β-NaFe2O3 with a double triangular layer consisting of Fe4 tetrahedra

具有由 Fe4 四面体组成的双三角形层的混合价氧化铁 β-NaFe2O3 中的电荷挫败

• 发表时间: 2018
• 作者: S. Kobayashi;H. Ueda;C. Michioka;K. Yoshimura、H. Sawa
• 通讯作者: K. Yoshimura、H. Sawa

放射光X線を用いた異常原子価のCrをもつCrSe2の構造物性研究

同步辐射X射线研究异常Cr价态CrSe2的结构性质

• 发表时间: 2018
• 作者: 小林慎太郎;片山尚幸;道岡千城;植田浩明;吉村一良;澤博
• 通讯作者: 澤博

カゴメ弗化物A2BM3F12（A, B: アルカリ金属, M: 3d遷移金属）の構造物性研究

Kagome氟化物A2BM3F12的结构性质研究（A、B：碱金属，M：3d过渡金属）

• 发表时间: 2017
• 作者: 小林慎太郎;菅原健人;後藤真人;白上龍;道岡千城;植田浩明;吉村一良;片山尚幸;澤博
• 通讯作者: 澤博

異常原子価化合物Cr(Se1-xSx)2の構造と輸送特性

异常价化合物 Cr(Se1-xSx)2 的结构和输运性质

• 发表时间: 2016
• 作者: 小林慎太郎;澤博;植田浩明;道岡千城;吉村一良
• 通讯作者: 吉村一良