異常高原子価イオンを含む新規酸化物の合成とその熱量効果に関する研究

含异常高价离子的新型氧化物的合成及其热效应研究

• 批准号: 22KJ1882
• 负责人: 小杉 佳久
• 金额: $ 1.09万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1882/
• 关键词: 異常高原子価イオン; 電荷相転移; 熱量効果

本研究は「異常高原子価イオンを含む新規酸化物の合成とその熱量効果に関する研究」というテーマで遂行された。本研究の目的は、異常高原子価イオンを含む遷移金属酸化物の熱物性に焦点を当て、特異な電荷相転移を示す物質を合成し、熱量効果を評価することである。本年度の研究では、巨大熱量効果を示すNdCu3Fe4O12のFeイオンを他の3d遷移金属に一部置換したNdCu3Fe4-xMxO12の合成を行い、磁気熱量効果の発現を試みた。合成は高温高圧法を用いて焼成し、NdCu3Fe3.5Mn0.5O12、NdCu3Fe3MnO12、NdCu3Fe3CoO12で単相試料の合成に成功した。NdCu3Fe3.5Mn0.5O12では、転移温度が250 Kまで下がったが、電荷相転移による反強磁性転移を維持した。一方NdCu3Fe3MnO12では、240 Kでフェリ磁性転移がみられたが、潜熱を伴わない二次相転移であった。NdCu3Fe3CoO12では低温まで常磁性的な挙動を示した。これらの結果は、電荷移動を担うFeサイトの置換では、一次相転移を維持してのフェリ磁性への変換が困難であることを示唆する。また、PrCu3Fe4O12において室温における圧力熱量効果について調べた。PrCu3Fe4O12では、NdCu3Fe4O12よりも高温側で同様の電荷移動転移を示し、圧力印加で転移温度を室温付近まで下げることが可能である。圧力下放射光Ｘ線回折の結果から、圧力印加により実際に構造相転移がみられ、加圧により電荷移動転移が生じていることを確認した。温度変化の測定では、減圧とともに急激な温度上昇が観測され、圧力による熱制御が可能であることを実証した。以上の一連の結果は、異常高原子価Feイオンの電荷移動転移に注目して、物性や熱量効果を調べたものであり、室温での熱量効果による熱制御の進展に貢献するものである。

这项研究是关于“关于含有异常高价离子及其热量作用的新型氧化物的研究的主题的”。这项研究的目的是关注含有异常高价离子的过渡金属氧化物的热物理特性，以合成表现出奇异电荷相变的物质并评估热量效应。在今年的研究中，我们合成了NDCU3FE4-XMXO12，其中NDCU3FE4O12的Fe离子表现出巨大的热量效应，部分用其他3D过渡金属代替，并试图开发磁相效应。使用高温，高压法进行合成，并使用NDCU3FE3.5MN0.5O12，NDCU3FE3MNO12和NDCU3FE3FE3COO12成功合成了单相样品。在NDCU3FE3.5MN0.5O12中，过渡温度降至250 K，但维持了由电荷相变过转换引起的抗磁管过渡。另一方面，NDCU3FE3MNO12在240 K时表现出铁磁性过渡，但这是一个没有潜热的次级过渡。 NDCU3FE3COO12显示出直至低温的顺磁行为。这些结果表明，替换负责电荷转移的FE位点使得在保持一阶相变的同时很难将其转换为铁磁特性。此外，研究了PRCU3FE4O12室温下压力热度的影响。 PRCU3FE4O12在高温方面表现出与NDCU3FE4O12相似的电荷转移过渡，并且可以通过施加压力将过渡温度降低至室温。从压力下同步加速器辐射的X射线衍射的结果，可以确认在施加压力时实际上观察到结构相变，并且在施加压力时发生了电荷转移转变。在测量温度变化时，通过减压观察到突然的温度升高，表明热控制可以通过压力实现。上面的一系列结果侧重于异常高价值离子的电荷转移过渡，并检查物理性能和热量效应，这有助于在室温下通过热量效应对热控制的发展。

项目成果

Giant caloric effects in charge?spin?lattice coupled transition-metal oxides

电荷自旋晶格耦合过渡金属氧化物中的巨热效应

• DOI: 10.1039/d2ta09186k
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Materials Chemistry A
• 影响因子: 11.9
• 作者: Shimakawa Yuichi;Kosugi Yoshihisa
• 通讯作者: Kosugi Yoshihisa

LiNbO ₃ ‐Type Polar Antiferromagnet InVO ₃ Synthesized under High‐Pressure Conditions

LiNbO ₃ －高压条件下合成的 InVO ₃ 型极性反铁磁体

• DOI: 10.1002/anie.202203669
• 发表时间: 2022
• 期刊: Angewandte Chemie International Edition
• 作者: Tan Zhenhong;Lussier Joey A.;Yamada Takumi;Xu Yuanhui;Saito Takashi;Goto Masato;Kosugi Yoshihisa;Vrublevskiy Dmitry;Kanemitsu Yoshihiko;Bieringer Mario;Shimakawa Yuichi
• 通讯作者: Shimakawa Yuichi

PrCu3Fe4O12の電荷移動相転移における圧力熱量効果

PrCu3Fe4O12 电荷-流动相变的压力-热量效应

• 发表时间: 2022
• 作者: 小杉 佳久;後藤 真人;肥後 祐司;丹下 慶範;島川 祐一
• 通讯作者: 島川 祐一