高圧合成法を駆使した量子スピン軌道液体候補物質の開発

高压合成法开发量子自旋轨道液态候选材料

• 批准号: 22K18680
• 负责人: 今井 良宗
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18680/
• 关键词: 量子スピン軌道液体; 高圧合成; スピン軌道相互作用; SU(4)対称性

研究計画にしたがって，今年度は第４族の遷移金属を含む化合物に着目し，高圧合成を実施した．まず，塩化ジルコニウム(III)ZrCl3の試料合成を試みた．Zrは4価が最安定であることから，塩化ジルコニウム(IV)ZrCl4が市販されており，ZrCl4と単体Zrを原料として用いた．高圧合成を行った試料に対して粉末X線回折実験を行ったところ，既存のZrとClの2元系では説明のできないピークが複数確認された．それらのピークのうちのいくつかは，ジルコニウム酸塩化物(ZrOCl2)のピーク位置とほぼ一致していた．そこで，原料に対して粉末X線回折を行ったところ，高圧合成後に見られたZrOCl2のピークと同じ位置にピークが見られることを確認した．つまり，高圧合成後の試料の回折像に見られたZrOCl2相は原料由来であると確認した．複数の試薬メーカーのZrCl4に対して調査したが，いずれにおいてもZrOCl2の存在が確認できた．これはX線回折実験を行うために，不活性ガスで満たされたグローブボックスからZrCl4を空気中に出した際に，瞬時に空気と反応して，ZrCl4からZrOCl2へと変化してしまったためと考えられる．高圧合成後の試料のX線回折像にはZrOCl2以外にも既存の物質では説明することのできないピークは存在しており，ハニカム相など新規の結晶構造を持つ相の存在は示唆されるものの，原料が瞬時にZrOCl2へと変化してしまうことは空気中では避けることができないため，その新規の相を単相で取り出すことは困難であると判断した．次に，ヨウ化ジルコニウムの高圧合成に取り組むために，単体のZrとヨウ素を真空封入して，石英管の中での合成を行った．その結果，わずかに未反応のジルコニウムが不純物相は存在するものの，1次元鎖構造を持つZrI3相が主相であることがわかった．

This year, the research project aims at high-pressure synthesis of group 4 mobile metal-containing compounds. ZrCl4 is the most stable material in the synthesis of ZrCl3 (III). ZrCl4 is the most stable material in the synthesis of ZrCl3 (IV). High pressure synthesis of samples for X-ray diffraction of powders The position of the acid compound (ZrOCl2) is the same as that of the acid compound (ZrOCl2). X-ray reflection of raw materials and ZrOCl2 after high pressure synthesis After high pressure synthesis, ZrOCl2 phase was found in the reflection image of the sample and the origin of the raw material was confirmed. The existence of ZrOCl2 was confirmed by the investigation of ZrOCl4 in a number of samples. ZrCl4 is an active component of the X-ray system. X-ray reflection image of sample after high pressure synthesis shows the existence of existing substances other than ZrOCl2, and the existence of new crystalline structure and new phase. The raw material is instantaneously transformed into ZrOCl2 in air. It is difficult to determine the existence of new phase. In addition, the high pressure synthesis of the quartz tube is carried out by vacuum sealing the Zr and Zr elements of the monomer. As a result, the structure of ZrI 3-phase and main phase is maintained.

项目成果

梯子型鉄系化合物BaFe2(S1-xTex)3の高圧下電気抵抗測定

梯型铁基化合物BaFe2(S1-xTex)3高压下电阻测量

• 发表时间: 2022
• 作者: 川口航平;今井良宗;青山拓也;大串研也
• 通讯作者: 大串研也

キタエフスピン液体に着目した新物質開発ー高圧合成法を用いた新しいルテニウムハライド RuBr3, RuI3の発見ー

以Kitaev自旋液体为中心的新材料开发 - 采用高压合成法发现新型卤化钌RuBr3、RuI3 -

• 发表时间: 2022
• 期刊: 固体物理
• 作者: Y. Choi;J.-H. Lee;S. Lee;D. Wulferding;H. Fujihara;F. Sato;Y. Imai;K. Ohgushi;M.-J. Seong;K.-Y. Choi;今井良宗，大串研也，那波和宏，佐藤卓，清水康弘，山地洋平
• 通讯作者: 今井良宗，大串研也，那波和宏，佐藤卓，清水康弘，山地洋平

New Kitaev spin liquid candidate ruthenium halides RuX3 (X = Br, I) with a honeycomb lattice

具有蜂窝晶格的新型 Kitaev 自旋液体候选卤化钌 RuX3 (X = Br, I)

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Imai;H. Fujihara;F. Sato;W. Yamada;T. Aoyama;K. Nawa;T. Hiraoka;R. Takahashi;D. Okuyama;Y. Shimizu;T. Ohashi;Y. Yamaji;M. Hagihala;S. Torii;H. Gotou;T. Kawamata;M. Kato;M. Itoh;T. J. Sato;and K. Ohgushi
• 通讯作者: and K. Ohgushi