ソフト化学的手法を用いた新奇物質の探索

使用软化学方法寻找新物质

基本信息

批准号：
10J00374
负责人：
北田敦
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

申請者はソフト化学的手法という固体物理の分野ではなじみのない合成法を取り入れ、数々の新物質を合成し、その新奇な物性を次々と発見した。ソフト化学的手法の特徴であるトポタクティック反応により、母物質の結晶構造を反映した物質設計が可能である。このソフト化学的手法のひとつである低温固相イオン交換法により合成した正方格子二次元スピン系においては、量子効果の強い銅の系について従来の類似物質よりも二次元性を著しく向上させた物質を新たに合成し、2Kの極低温まで磁気秩序がないことを確認した。またスピン量子数依存性について調べる目的で、磁性イオンをマンガン、コバルト、およびクロムに変えた系の合成にも成功し、マンガン、コバルトの系でストライプ型の磁気秩序を見出した。そしてクロムの系では一連の系で初となるG型磁気秩序を明らかにした。このG型秩序の確認は我々の予想を裏切った、興味深い成果である。上記の固相イオン交換反応に限らず、低温でも強力な還元力を発揮する金属水素化物を用いた低温固相還元反応による電子伝導体の開発にも取り組んだ。透明伝導体として注目される還元アナターゼTiO2-δ薄膜にこの手法を適用し、その酸素量を幅広く、またその電子物性を系統的に制御することに成功した。そして、従来よりも1桁低い10-3Ωcmの室温抵抗率を、金属状態及び半導体状態の両方で達成した。また、その2Kにおける磁気抵抗の符号が組成に従って正から負、そして再び正に変化するという興味深い物性を観測した。

申请人采用了一种称为软化学技术的合成方法，该方法不熟悉固态物理领域，并合成了许多新物质，并在一个接一个地发现了他们的新型物理特性。拓扑反应是软化学技术的特征，允许材料设计反映基质材料的晶体结构。在平方晶格中，通过低温固相离子交换方法合成的二维自旋系统，一种软化学方法之一，一种具有强量子效应的材料显着提高了二维类似物，而不是新近合成的二维类似物，并且已经确认没有磁性的磁序高于2k的温度很低。为了研究自旋量子数依赖性，我们还成功合成了磁离子转换为锰，钴和铬的系统，并在锰和钴系统中发现了条纹型磁顺序。揭示了G型磁序，这是一系列铬系统中的第一个。 G-Type订单的这种确认是一个有趣的结果，使我们的期望令人失望。不仅上述固相离子交换反应，我们还使用低温固相还原反应使用金属氢化物来开发电子导体，即使在低温下，也会发挥强还原功率。该技术被应用于还原酶TiO2-δ薄膜，该薄膜吸引了作为透明导体的注意力，并能够系统地控制氧气及其电子特性的量。在金属和半导体状态下，都达到了10-3ΩCM的室温电阻率，比传统的室温低。我们还观察到了一个有趣的物理特性，其中2K处的磁倍率的符号从正变为负变为负，并根据组成而变化。