クラスレート系構造化合物の合成・構造・物性

笼形结构化合物的合成、结构和物理性质

基本信息

批准号：
11165237
负责人：
谷垣勝己
金额：
$ 4.93万
依托单位：
Osaka City University
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：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11165237/
关键词：
クラスタ d-f-ブロック元素伝導電子磁性電子強磁性クラスレート Si Ge 磁性

项目摘要

フラーレン系のネットワーク物質において、IV族元素であるSi,Geから構成されるネットワーク物質は、炭素系フラーレン物質とは異なる新しい物質群として注目される物質である。本研究課題では、20面体と24面体Si系ネットワクーク系物質において、初めて磁性元素であるd-およびf-ブロック元素を導入した、クラスタネットワークを基本とする新しい磁性物質を設計して、その合成に世界ではじめて成功した。これらの物質は、組成比を正確に制御して混合した原料を、高周波加熱ならびにアーク溶解を繰り返す事により、極めて高精度に制御して合成する事ができる。放射光施設を用いて行った構造解析によると、d-ブロック元素の一つであるMnは、20面体クラスタを結合する結晶サイト(6c)に導入され、f-ブロック元素の一つであるCeは、24面体クラスタの内部に内包フラーレンクラスタの形で包含される。内包現象により外界から保護されて、これらの新しいクラスタ系物質は、3次元インターカレーションとして合成される炭素系フラーレン固体と比較すると極めて安定である。合成された物質の中で、Ce_2Ba_6Au_4Si_<42>およびBa_8Mn_2Ge_<44>の物質は、それぞれ6Kおよび10Kで自発磁化を伴う強磁性相転移を生じる。この機構は現段階では明白ではないが、Baから導入されたクラスタネットワーク全体に広がる伝導電子と新たに導入されたd-およびf-ブロック元素に由来する磁性電子の相互作用を媒介して、電子スピン配列が生じているものと考えられる。これらの新しい磁性クラスタネットワーク物質は、ナノ領域のサイズから種々の物性パラメターを変化する事ができるナノ材料であり、将来の展望が大いに期待される。

在富勒烯基网络材料中，由IV族元素Si和Ge组成的网络材料作为不同于碳基富勒烯材料的一组新材料而受到关注。在本研究项目中，我们将设计并合成一种基于团簇网络的新型磁性材料，其中d-和f-块元素（磁性元素）首次被引入到二十面体和二十面体硅基网络材料中。是世界上第一个成功的人。通过将精确控制成分比例混合的原材料反复进行高频加热和电弧熔化，可以以极高的精度合成这些物质。根据使用同步加速器辐射设备进行的结构分析，d区元素之一的Mn被引入到连接二十面体团簇的晶体位点(6c)中，并且f区元素之一的Ce被包含在二十面体簇内的内嵌富勒烯簇的形式。通过夹杂现象的保护，这些新的基于簇的材料与作为三维插层合成的碳基富勒烯固体相比极其稳定。在合成的材料中，Ce_2Ba_6Au_4Si_<42>和Ba_8Mn_2Ge_<44>材料分别在6K和10K时经历铁磁相变并自发磁化。尽管现阶段尚不清楚该机制，但人们认为电子正在发生自旋排列。这些新型磁簇网络材料是纳米材料，可以根据其尺寸在纳米范围内改变各种物理参数，其未来前景令人期待。