High-pressure synthesis of novel perovskite-type transition metal oxides assisted by first-principles calculations

第一性原理计算辅助高压合成新型钙钛矿型过渡金属氧化物

• 批准号: 22KJ0904
• 负责人: 小野瀬 雅穂
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0904/
• 关键词: 高圧合成法; 第一原理計算; ペロブスカイト型酸化物

異常高原子価状態のFe4+を含むペロブスカイト型鉄酸化物SrFeO3は、強いdp混成を背景として、幾何学的フラストレーションのないシンプルな立方晶構造でありながら多彩なmulti-qらせん磁性相を示すことから注目を集めてきた。しかしFe4+を含む系は準安定であり、合成の難しさから関連物質における新奇らせん磁性相の開拓が遅れてきた。そこで本研究では、Ca, Baがc軸方向にオーダーしたAサイト秩序ペロブスカイト型鉄酸化物に注目し、高圧合成法による新物質開拓をおこなった。合成を試みた物質が新物質であったことから、第一原理計算を用いた結晶構造の熱力学的安定性の評価に基づき高圧合成を試みる候補物質のスクリーニングと合成経路の検討を実施し、目的物質の合成をより少ない回数で見通しよくおこなうことを目指した。常圧下・高圧下におけるconvex hullの作成の結果、酸素欠損型の2種類の新規Aサイト秩序相CaBaFe2O5, Ca(Ba0.9Ca0.1)2Fe3O8について、高圧下で安定化する傾向が予測され、それらを高圧合成法により実際に合成することに成功した。さらに、得られた酸素欠損相に対してオゾンを用いたトポタクティックな低温酸化を試み、部分的な酸素充填をおこなうことに成功した。また、酸素充填後のCa(Ba0.9Ca0.1)2Fe3O9-δにおいて、multi-qらせん磁気秩序の可能性にも期待できる新奇磁気相の発現を見出した。これらの結果は高圧合成法による新物質開拓における計算科学的アプローチの有効性を示すもので、今後の準安定強相関酸化物の開拓のさらなる加速につながることが期待される。

Fe4 + in an abnormally high atomic state is a ferrite-type SrFeO3 complex with a background and strong dp hybrid. The cubic crystal structure is characterized by a multicolored multi-q magnetic phase. The Fe4 +-containing system is quasi-stable and difficult to synthesize. In this study, Ca, Ba were used to explore new substances in the c-axis direction. Synthesis of new substances, evaluation of thermodynamic stability of crystalline structures, evaluation of thermodynamic stability of candidate substances, synthesis of target substances, evaluation of thermodynamic stability of target substances, evaluation of thermodynamic The results of convex hull formation under normal pressure and high pressure, the new regulation of two kinds of acid deficiency type A, the order phase CaBaFe2O5, Ca(Ba0.9Ca0.1) 2Fe3O8, the tendency of stabilization under high pressure, and the successful synthesis under high pressure synthesis method. In addition, the acid deficiency phase was successfully filled with acid at low temperature Ca(Ba0.9Ca0.1) 2Fe3O9-δ is a new magnetic phase after Ca(Ba0.9Ca0.1) 2Fe3O9-δ is filled. These results are expected to accelerate the development of quasi-stable and strongly correlated acids in the future.

项目成果

Possible helimagnetic order in Co4+-containing perovskites Sr1-xCaxCoO3

含 Co4 钙钛矿 Sr1-xCaxCoO3 中可能的螺旋磁序

• DOI: 10.1063/5.0101473
• 发表时间: 2022
• 期刊: APL Materials
• 影响因子: 6.1
• 作者: Takahashi Hidefumi;Onose Masaho;Kobayashi Yasuhito;Osaka Takahiro;Maeda Soushi;Miyake Atsushi;Tokunaga Masashi;Sagayama Hajime;Yamasaki Yuichi;Ishiwata Shintaro
• 通讯作者: Ishiwata Shintaro

Search for metastable A-site ordered perovskite-type ferrites by high-pressure synthesis assisted by first-principles calculations

第一性原理计算辅助高压合成寻找亚稳态A位有序钙钛矿型铁氧体

• 发表时间: 2023
• 作者: M. Onose;H. Takahashi;H. Sagayama;Y. Yamasaki;and S. Ishiwata
• 通讯作者: and S. Ishiwata