X線回折と核磁気共鳴を相補的に用いたバナジウム酸化物における電荷秩序転移の研究

利用互补 X 射线衍射和核磁共振研究氧化钒中的电荷顺序转变

• 批准号: 12046217
• 负责人: 澤 博
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The High Energy Accelerator Research Organization (2001)Chiba University (2000)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12046217/
• 关键词: 電荷秩序転移; バナジウム酸化物; 核磁気共鳴; 低音構造解析; 低温構造解析

本年度は異常原子価状態をとるα'-NaV_2O_5の電荷秩序状態について最終結論を得た。この系は高温相ではV^<4.5+>の混合原子価状態をとるが絶縁体であり、quarter-filled two-leg ladder systemと捉えることが出来る。約33K以下で、2a×2b×4cの格子歪みを伴う電荷秩序転移と同時に非磁性状態が実現する。この低温相の解明は、多くのバナジウム酸化物における複雑な電荷の自由度の振る舞いについての重要な知見が得られると考えられ、多くの研究者によって取り組まれてきた。我々はNaの高分解能NMRの実験により、他のグループによっていくつか報告されている低温での結晶構造が対称性の点で明らかに間違っていることを明らかにした。また、更に放射光を用いて高分解能の散乱実験を行って、低温相の晶系は報告されている斜方晶系ではなく単斜晶系であることを明らかにした。この結果、超格子反射まで含めた構造解析により低温相を、酸素を含めた原子位置を決定し、電荷秩序はV^<4+>:V^<5+>=1:1であり、長距離クーロンにより予想されていた面内のZigzag電荷秩序パターンが形成されていることを明らかにしJPSJに投稿した。また、我々は現在他の遷移金属酸化物の電荷秩序や軌道秩序について放射光共鳴散乱を用いて実験を続けており、特にα'-NaV_2O_5と同様な部分構造を持つ系やV三角格子系の物性との対応について研究を進めている。

今年，我们得到了关于α'-NaV_2O_5的电荷有序态的最终结论，它呈现出异常价态。该系统在高温阶段假设V^<4.5+>的混合价态，但它是绝缘体，可以理解为四分之一填充的两腿梯系统。低于约 33 K，非磁性状态与伴随 2a x 2b x 4c 晶格畸变的电荷顺序转变同时实现。许多研究人员已经对这种低温相进行了阐明，因为人们相信它将提供有关许多钒氧化物中复杂的电荷自由度行为的重要知识。通过Na的高分辨率核磁共振实验，我们发现其他小组报道的几种低温晶体结构在对称性方面明显不正确。此外，使用同步加速器辐射的高分辨率散射实验表明，低温相的晶体系统是单斜晶系，而不是报道的斜方晶系。结果，我们通过包括超晶格反射在内的结构分析确定了低温相和包括氧在内的原子位置，发现电荷顺序为V^<4+>:V^<5+>=1:1，并且我们澄清了由库仑距离预测的面内 Zigzag 电荷排序模式已形成，并将其提交给 JPSJ。此外，我们目前正在利用同步辐射共振散射来研究其他过渡金属氧化物的电荷序和轨道序，特别是具有类似于α'-NaV_2O_5和V三角晶格体系的子结构的对应研究。具有物理特性。

项目成果

Tetsuo Ohama,Masahiko Isobe and Yutaka Ueda: "3d orbital state in CaV_2O_5"J.Phys.Soc.Jpn.. 69. 1574-1575 (2000)

Tetsuo Ohama、Masahiko Isobe 和 Yutaka Ueda：“CaV_2O_5 中的 3d 轨道状态”J.Phys.Soc.Jpn.. 69. 1574-1575 (2000)

Tetsuo Ohama,Atsushi Goto,Tadashi Shimizu,Emi Ninomiya,Hiroshi Sawa,Masahiko Isobe and Yutaka Ueda: "Zigzag Charge Ordering in a'-NaV_2O_5"J.Phys.Soc.Jpn.,(2000). 69. 2751-2754 (2000)

Tetsuo Ohama、Atsushi Goto、Tadashi Shimizu、Emi Ninomiya、Hiroshi Sawa、Masahiko Isobe 和 Yutaka Ueda：“a-NaV_2O_5 中的锯齿状电荷排序”J.Phys.Soc.Jpn.，(2000)。

Tetsuo Ohama, Masahiko Isobe, Yutaka Ueda: "NMR Study of α'-Na_<1-x>V_2O_5"Physica B. 281&282. 650-651 (2000)

Tetsuo Ohama、Masahiko Isobe、Yutaka Ueda：“α-Na_<1-x>V_2O_5 的核磁共振研究”Physica B. 281&282 (2000)。

Tetsuo Ohama, Atsushi Goto, Tadashi Shimizu, Emi Ninomiya, Hiroshi Sawa, Masahiko Isobe, Yutaka Ueda: "Zigzag Charge Ordering in α'-NaV_2O_5"J. Phys. Soc. Jpn.. 69. 2751-2754 (2000)

Tetsuo Ohama、Atsushi Goto、Tadashi Shimizu、Emi Ninomiya、Hiroshi Sawa、Masahiko Isobe、Yutaka Ueda：“α-NaV_2O_5 中的锯齿状电荷排序”Jpn.. 69. 2751-2754 (2000)。

Tetsuo Ohama,Masahiko Isobe and Yutaka Ueda: "NMR Study ofα'-Na_<1-x>V_2O_5"Physica B. 281&282. 650-651 (2000)

Tetsuo Ohama、Masahiko Isobe 和 Yutaka Ueda：“α-Na_<1-x>V_2O_5 的 NMR 研究”Physica B. 281&282 (2000)。