スピンによる巨大熱伝導を示す物質の探索と機構の解明

寻找因自旋而表现出巨大热传导的材料并阐明其机理

基本信息

批准号：
17038002
负责人：
小池洋二
金额：
$ 2.56万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

1.S=1の1次元量子スピン系、すなわち、ハルデンギャップ系であるY_2BaNiO_5のNiを非磁性のMgで部分置換したY_2BaNi_<1-x>Mg_xO_5の大型単結晶を育成し、熱伝導率を測定した。その結果、Y_2BaNiO_5のスピン鎖方向で観測されていたスピンによる大きな熱伝導はxの増加とともに低下した。その熱伝導率から見積もったスピン励起の平均自由行程が、低温で観測される磁化率のキュリー項から見積もったスピン鎖の平均長とほぼ一致することが分かり、この系においてスピンによる熱輸送が低温ではバリスティックになっていると結論した。S=1/2の可積分な1次元量子スピン系ではスピンによる熱輸送がバリスティックになることが理論的に指摘されており、我々はSr_2CuO_3においてそれを実証していたが、本研究により、1次元量子スピン系の熱輸送は、スピン励起のエネルギーバンド幅が広ければS=1の場合でもバリスティックになりうると推察している。2.層状ペロブスカイト型銅オキシハライドSr_2CuO_2I_2に対して電気化学法でLiをインターカレートすることにより、新しい電子ドープ型銅酸化物超伝導体Li_xSr_2CuO_2I_2の合成に成功した。7Kで超伝導を示す相と4.5Kで超伝導を示す相が得られたが、T_cの違いはLi量の違いに因るものと思われる。本研究により、Liインターカレーションが超伝導物質の探索に極めて有力であることが分かった。3.超伝導体Ba_<0.6>K_<0.4>BiO_3の合成は、通常の固相反応法を用いると複雑な過程が必要であるが、KOHの溶融塩を用いて、260℃という低温で、わずか1分の加熱で良質な超伝導体Ba_<0.6>K_<0.4>BiO_3(T_c=28K)の合成に成功した。さらに、溶融塩を用いてBa_<0.6>Rb_<0.4>BiO_3とBa_<1-x>Cs_xBiO_3の低温合成にも成功した。前者のT_cは過去の報告と同じ29Kであったが、後者では超伝導は観測されなかった。酸素欠損が原因であると思われるので、今後、酸素アニールを施すことによって超伝導化をめざす予定である。

1。y_2bani_ <1-x> mg_xo_5的大型单晶，其中y_2banio_5的ni是一个halden间隙系统，用非磁性mg部分替换，并测量了导热率。结果，随着X的增加，在Y_2BANIO_5的自旋链方向上观察到的较大的热导率降低。发现根据其导热率估算的自旋激发的平均自由途径与从低温下观察到的磁化易感性的平均旋转链的平均长度大致一致，并且在该系统中，旋转的热传输在低温下是弹道的。从理论上讲，在具有S = 1/2的一维量子自旋系统中，由于旋转引起的热传输变得弹道，我们已经在SR_2CUO_3中证明了这一点。这项研究表明，即使使用自旋激发的能量带宽宽，在一维量子自旋系统中的热传输也可以变得弹道。 2。通过与分层的钙钛矿铜氧甲酯SR_2CUO_2I_2通过电化学方法进行插入，我们成功地合成了一种新的电子掺杂的氧化铜氧化物超导体LI_XSR_XSR_2CUO_2I_2。在7K处表现出超导性的相位，并且获得了在4.5K处表现出超导性的相位，但T_C的差异似乎是由于LI量的差异所致。这项研究表明，LI插入在寻找超导材料方面非常有效。 3。超导体BA_ <0.6> k_ <0.4> bio_3的合成在使用常规固相反应方法时需要复杂的过程，但是使用KOH熔融盐，我们成功合成了高质量的超级导管BA____________k_ <0.6> k_ <0.4> k_ <0.4> bio_3（bio_3（t_c = 28k = 28k）。此外，使用熔融盐的BA_ <0.6> rb_ <0.4> BA_ <0.6> rb_ <0.4> rb_ <0.4> ba_ <0.4> ba_ <0.4>的低温合成也成功了。前T_C与上一报告相同，但是在后者中未观察到超导性。由于原因可能是氧不清，因此我们计划通过在将来施加氧气退火来实现超导性。