混合原子価を持つ新奇クロム酸化物の物質開発

新型混合价态氧化铬材料的研制

• 批准号: 24540362
• 负责人: 礒部 正彦
• 金额: $ 3.16万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-24540362/
• 关键词: 高圧合成; 混合原子価化合物; クロム酸化物; A サイト秩序ペロブスカイト型酸化物; A サイト秩序型ペロブスカイト型酸化物

申請者は、混合原子価をもつA サイト秩序ペロブスカイト型クロム酸化物の新物質開発を行った。昨年度までに、これまでに報告されているCaCu3Cr4O12に加えて、新規にAサイトにLaからLuまでの希土類元素が占めたACu3Cr4O12の高圧合成に成功している。今年度は、LaCu3Cr4O12およびBiCu3Cr4O12において、LaおよびBiサイトのCa置換を試み、系統的な高圧合成に成功した。物性に関しては、LaCu3Cr4O12は、低温で奇妙な反強磁性転移を示すことが、電気抵抗、比熱、または構造解析の測定結果から示された。同構造の鉄酸化物で報告されているような、電荷移動がCrからCuに起こっていることが示唆された。しかしながら、低温で電気抵抗は、完全には絶縁体になっていない。またLaサイトをCaで置換すると、徐々にその転移が、低温にシフトしつつ、転移が抑制される。一方、BiCu3Cr4O12においは、低温で奇妙な弱強磁性転移を示すが、電気抵抗、比熱、構造解析の結果からも示された。この化合物も、同構造の鉄酸化物で報告されている電荷不均化が示唆されるが、やはり低温での電気抵抗は、完全には絶縁体になっていない。この化合物は、BiサイトをCaで置換すると、La系と異なり、転移が急激に抑制される。同構造の鉄酸化物との物性の類似点と相違点がはっきりしてきた。高圧合成、電荷移動、電荷不均化等の多くの類似点がある一方で、低温での電気伝導が、絶縁体的と金属的とで、大きな違いがある。また鉄4+の酸化物が、低温で不安定である一方、クロム4+の酸化物は、低温まで金属的で安定である。鉄とクロムでは、d電子が、t2g軌道を占めるかeg軌道まで占めるかの違いがあり、酸素の2p軌道との混成状態も異なると考えられ、現れる物性の違いは興味深い。申請者は、今後もこの興味深い問題を継続して研究していきたいと考えている。

申请人开发了一种混合价态A位有序钙钛矿型氧化铬新材料。截至去年，除了之前报道的CaCu3Cr4O12之外，我们还成功高压合成了ACu3Cr4O12，其A位有从La到Lu的稀土元素。今年，我们尝试取代LaCu3Cr4O12和BiCu3Cr4O12中La和Bi位点的Ca，并成功系统高压合成。关于物理性质，电阻、比热测量和结构分析表明LaCu3Cr4O12在低温下表现出奇怪的反铁磁转变。这表明电荷从 Cr 转移到 Cu，正如已报道的具有相同结构的氧化铁一样。然而，在低温下，电阻并不完全绝缘。此外，当La位点被Ca取代时，转变逐渐向较低温度转移并受到抑制。另一方面，BiCu3Cr4O12气味在低温下表现出奇怪的弱铁磁转变，电阻、比热和结构分析结果也表明了这一点。该化合物还暗示了具有相同结构的氧化铁的电荷歧化现象，但其在低温下的电阻并不能使其成为完全的绝缘体。在该化合物中，当Bi位点被Ca取代时，与La基化合物不同，转变被迅速抑制。与相同结构的氧化铁在物理性质上的异同已经变得很明显。虽然绝缘体和金属之间有许多相似之处，例如高压合成、电荷转移和电荷歧化，但在低温下的导电性方面存在重大差异。此外，铁 4+ 的氧化物在低温下不稳定，而铬 4+ 的氧化物是金属的并且在低温下稳定。在铁和铬中，d电子占据t2g轨道还是eg轨道存在差异，与氧的2p轨道的杂化状态也被认为不同，出现的物理性质的差异很有趣。申请人打算在未来继续研究这个有趣的问题。

项目成果

Valence instability and photochemical reaction at surface of strongly correlated MgTi2O4

强关联MgTi2O4表面的价态不稳定性和光化学反应

• DOI: 10.1063/1.4818355
• 发表时间: 2013
• 期刊: APL MATERIALS
• 影响因子: 6.1
• 作者: H.Fujiwara;Y.Ishige;T.Mizokawa;T.Sasaki;M.Isobe and Y.Ueda
• 通讯作者: M.Isobe and Y.Ueda

Mixed-valent chromium oxides ACu3Cr4O12 (A=La, Bi)

混合价铬氧化物 ACu3Cr4O12 (A=La, Bi)

• 发表时间: 2013
• 作者: 礒部正彦;桜井裕也;後藤弘匡;広井善二;M. Kunimi and Y. Kato;横尾哲也;Y. Nakanishi;Masahiko Isobe
• 通讯作者: Masahiko Isobe

混合原子価クロム酸化物ACu3Cr4O12(A=La,Bi)

混合价氧化铬ACu3Cr4O12(A=La,Bi)

• 发表时间: 2013
• 作者: 礒部正彦;桜井裕也;後藤弘匡;広井善二
• 通讯作者: 広井善二

Origins of Phase Transitions in Valence Fluctuating YbPd

价态波动 YbPd 相变的起源

• DOI: 10.7566/jpsj.82.084712
• 发表时间: 2013
• 期刊: J. Phys. Soc. Jpn
• 作者: A. Mitsuda;M. Sugishima;T. Hasegawa;S. Tsutsui;M. Isobe;Y. Ueda;M. Udagawa;H. Wada
• 通讯作者: H. Wada

ホーランダイト型クロム酸化物K2Cr8O16の金属－絶縁体転移

镁锰矿型氧化铬K2Cr8O16的金属-绝缘体转变

• 发表时间: 2013
• 作者: 礒部正彦;中尾朗子;中尾裕則;上田寛
• 通讯作者: 上田寛