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論文

Valence control of charge and orbital frustrated system YbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ with electrochemical Li$$^{+}$$ intercalation

村瀬 知志*; 吉川 裕未*; 藤原 孝将*; 深田 幸正*; 寺西 貴志*; 狩野 旬*; 藤井 達生*; 稲田 康宏*; 片山 真祥*; 吉井 賢資; et al.

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 162, p.110468_1 - 110468_6, 2022/03

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2021.110468
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Chemistry, Multidisciplinary)

混合原子価系YbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$における原子価制御の可能性を検討するため、電荷化学的手法によりLi$$^{+}$$イオンの挿入を試みた。対象物質をLiイオンバッテリー類似のセル状にして実験を行い、Li$$^{+}$$の挿入による格子定数および原子間距離の系統的変化を観測した。イオンの挿入は、電荷量に換算し300mAh/g以上であった。放射光吸収分光による局所構造観測を行ったところ、Li$$^{+}$$はYb層とFe層の間に挿入されることが分かった。本測定からは、金属鉄の微粒子が析出することも示唆された。このため、Li$$^{+}$$の挿入による鉄イオンの原子価の系統的な変化は明瞭に観測されなかった。メスバウア分光法などからは、Li$$^{+}$$は空間的に不均一に挿入されることが示唆されたものの、本研究の結果は、YbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$の原子価や物性が電気化学的手法によって制御できる可能性を示すものである。

論文

Sm valence determination of Sm-based intermetallics using $$^{149}$$Sm M$"{o}$ssbauer and Sm L$$_{rm III}$$-edge X-ray absorption spectroscopies

筒井 智嗣; 東中 隆二*; 中村 頼人*; 藤原 孝将*; 中村 仁*; 小林 義男*; 伊藤 孝; 依田 芳卓*; 加藤 和男*; 新田 清文*; et al.

Hyperfine Interactions, 242(1), p.32_1 - 32_10, 2021/12

https://doi.org/10.1007/s10751-021-01759-x
 被引用回数：1 パーセンタイル：84.42(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)

$$^{149}$$Sm synchrotron-radiation-based M$"{o}$ssbauer spectroscopy was performed in Sm-based intermetallics having a cubic crystal structure, Sm$$_{3}Tr_{4}$$Ge$$_{13}$$, SmB$$_{6}$$, SmBe$$_{13}$$, and Sm$$Tr_{2}$$Al$$_{20}$$ ($$Tr$$ = transition metals). In spite of the difference of the local structure around the Sm sites, the observed M$"{o}$ssbauer spectra consist of a single line at 300 K. On the other hand, Sm L$$_{rm III}$$-edge X-ray absorption spectra consist of two components, suggesting Sm$$^{2+}$$ and Sm$$^{3+}$$ states. Difference of the number of the spectral components between the M$"{o}$ssbauer spectroscopy and X-ray absorption spectroscopy is caused by the difference of the time window in the scattering process of these measurements. Correlation between the isomer shifts in the M$"{o}$ssbauer spectroscopy and average Sm valence states estimated from the X-ray absorption spectroscopy exhibits a linear correlation.

論文

Analysis of glass behavior of Lu$$_{2}$$Fe$$_{3}$$O$$_{7}$$ with distributed equivalent circuit model

深田 幸正*; 福山 諒太*; 藤原 孝将*; 吉井 賢資; 重松 圭*; 東 正樹*; 池田 直*

Journal of the Physical Society of Japan, 90(2), p.024710_1 - 024710_6, 2021/02

https://doi.org/10.7566/JPSJ.90.024710
 被引用回数：2 パーセンタイル：30.35(Physics, Multidisciplinary)

Lu$$_{2}$$Fe$$_{3}$$O$$_{7}$$のインピーダンス測定を行った。この系は、電子強誘電体${it R}$Fe$$_{2}$$O$$_{4}$$ (${it R}$:希土類)の関連系であり、鉄スピンによる磁気秩序と、鉄イオンが実空間で秩序化することによる誘電性が重畳したマルチフェロイック系である。得られた実験データを説明するため、抵抗成分と容量成分がそれぞれ分布を持って直列接続した新しい等価回路を提案した。このモデルにより数値解析を行ったところ、温度履歴を記憶することによるエージング効果やメモリ効果といった電荷自由度のグラス的挙動が見いだされた。このようなグラス的挙動は非平衡物理の問題として長年研究されているが、標記の系で見いだされたのは初めてであり、本系の性質について一石を投じる結果である。他にいくつかの興味深い現象も見いだされた。例えば抵抗成分と容量成分の間には比例関係があることが見いだされたが、これは鉄電荷が秩序化することによる誘電性の存在を支持する結果である。

口頭

Magnetic and dielectric properties of Lu$$_{2}$$Fe$$_{3}$$O$$_{7}$$

深田 幸正*; 吉井 賢資; 藤原 孝将*; 林 直顕*; 福田 竜生; 水牧 仁一朗*; 重松 圭*; 東 正樹*; 武田 全康; 池田 直*

no journal, , 

希土類-鉄酸化物Lu$$_{2}$$Fe$$_{3}$$O$$_{7}$$の磁性と誘電性について調べた。この物質は、申請者らが報告した強誘電体RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$(R: 希土類)の関連物質であり、室温で鉄電荷秩序による強誘電性が報告されているものの、物性の報告例は少ない。本研究では多結晶及び単結晶のLu$$_{2}$$Fe$$_{3}$$O$$_{7}$$の物性を調べた。磁化測定からは、磁気転移温度は270K近傍であり、RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$の250Kより高いことが分かった。また誘電率測定からは、誘電率が120K近傍でブロードなピークを描くことが分かった。さらに、誘電応答における系の均一性を示す指数もこの付近でピークを描き、120Kより低温では系は均質に近づいてゆくことも判明した。ブロードなピークは交流帯磁率測定からも観測されており、この物質の磁性と誘電性の相関を示す結果が得られた。

口頭

インピーダンス分光法を用いた${it R}$Fe$$_{2}$$O$$_{4}$$系の電気磁気相関現象の解析

深田 幸正*; 吉井 賢資; 藤原 孝将*; 福山 諒太*; 池田 直*

no journal, , 

希土類複電荷鉄酸化物${it R}$Fe$$_{2}$$O$$_{4}$$ (${it R}$=Y, In, Sc, 重希土類)は、鉄電荷秩序により強誘電性を示す特異な系である。本研究では、この系の関連物質であるLu$$_{2}$$Fe$$_{3}$$O$$_{7}$$について、室温以下での詳細なインピーダンス測定を行い誘電性を議論した。この系の交流帯磁率測定から、120Kにおいて鉄スピンが空間的にランダムに凍結したスピングラス的な振る舞いを示す。一方、インピーダンス測定からは、鉄電荷が空間的にランダムに凍結した配列を示す電荷グラス的な振る舞いを示すことが判明した。すなわち、抵抗や誘電率といったパラメータの時間変化の挙動などに、温度変化の履歴を記憶するメモリ効果が見いだされた。この現象は、本系の磁性と誘電性が相関していることを示唆する新しい知見である。当日はより詳細な解析結果を示す予定である。

口頭

The Analysis of physical property of Lu$${_2}$$Fe$${_3}$$O$${_7}$$ using impedance spectroscopy

深田 幸正*; 福山 諒太*; 藤原 孝将*; 吉井 賢資; 池田 直*

no journal, , 

The system ${it R}$Fe$$_{2}$$O$$_{4}$$(${it R}$FeO$$_{3}$$)n (${it R}$ = rare earth, n = integer) has been attracted attention from the view of both its magnetic and electric properties. These materials show magnetic order as well as ferroelectricity from the order of Fe ions. We report the analysis of the electrical resistivity and the dielectric permittivity of Lu$$_{2}$$Fe$$_{3}$$O$$_{7}$$ on the impedance spectroscopy with the distribution of relaxation time. From the resistance variation affected by the elapsed time and the experience temperature, the so-called charge glass behavior was observed. That is, some parameters such as resistance and dielectric constant showed the memory effect during the temperature change. We propose the equivalent circuit model to explain the result of experiments. In addition, considering spin glass behavior of this system, the results suggests the correlation between dielectric properties and magnetism.

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