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論文

Origin of magnetovolume effect in a cobaltite

Miao, P.*; Tan, Z.*; Lee, S. H.*; 石川 喜久*; 鳥居 周輝*; 米村 雅雄*; 幸田 章宏*; 小松 一生*; 町田 真一*; 佐野 亜沙美; et al.

Physical Review B, 103(9), p.094302_1 - 094302_18, 2021/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:18.63(Materials Science, Multidisciplinary)

層状ペロブスカイトPrBaCo$$_{2}$$O$$_{5.5}$$は、熱膨張のない複合材料を作るために必要な負の熱膨張(NTE)を示す。NTEは、自発的な磁気秩序と密接に関連していることがわかっていた(磁気体積効果: MVE)。今回、われわれは、PrBaCo$$_{2}$$O$$_{5.5}$$の連続的な磁気体積効果が、本質的には不連続であり、大きな体積を持つ反強磁性絶縁体(AFILV)から、小さな体積をもつ強磁性卑絶縁体(FLISV)への磁気電気的相転移に起因することを明らかにした。また、磁気電気効果(ME)は、温度,キャリアドーピング,静水圧,磁場などの複数の外部刺激に対して高い感度を示した。これは、これまでよく知られている対称性の破れを伴う巨大磁気抵抗やマルチフェロイック効果などのMEとは対照的であり、輝コバルト鉱のMEは同一の結晶構造で起こる。われわれの発見は、MEとNTEを実現するための新しい方法を示しており、それは新しい技術に応用されるかもしれない。

論文

Electrode properties of Li$$_{2}$$MnO$$_{3}$$ (${it C}$2/${it m}$) for a lithium-battery cathode in several charge-discharge potential ranges

中尾 靖宏*; 小澤 清*; 藤井 宏樹*; 茂筑 高士*; 岩井 秀夫*; 土屋 佳則*; 井川 直樹

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(2), p.229 - 233, 2013/12

リチウムイオン電池用正極材Li$$_{2}$$MnO$$_{3}$$(空間群;${it C}$2/${it m}$)を共沈法によって作製し、2.0-4.6, 2.0-4.8及び2.0-5.0V領域における充放電サイクル特性を解析した。すべての測定領域において、充放電サイクルを重ねることで電気化学キャパシティは徐々に増加するが、その増加傾向は電圧域に依存した。すなわち、2.0-4.6Vの電圧域では、放電能は1サイクルでの12.5mAh$$^{-1}$$から99サイクルでの22.5mAh$$^{-1}$$程度の増加に対し、2.0-5.0Vの電圧域では、20.0から110.2mAh$$^{-1}$$へと大幅に増加した。中性子回折実験の結果、2.0-5.0Vの電圧域における放電能の大幅な増加は、充放電サイクルを重ねるにしたがって、斜方面体相が発生するためであることを見いだした。

論文

Electrochemical characteristics of layered Li$$_{1.95}$$Mn$$_{0.9}$$Co$$_{0.15}$$O$$_{3}$$ (${it C}$2/${it m}$) as a lithium-battery cathode

小澤 清*; 中尾 靖宏*; 茂筑 高士*; Cheng, Z.*; Wang, L.*; 岩井 秀夫*; 土屋 佳則*; 藤井 宏樹*; 井川 直樹

Journal of the Electrochemical Society, 159(3), p.A300 - A304, 2012/01

 被引用回数:14 パーセンタイル:46.93(Electrochemistry)

リチウムイオン2次電池正極材Li$$_{1.95}$$Mn$$_{0.9}$$Co$$_{0.15}$$O$$_{3}$$を共沈法によって作製し、その電気化学的特性を解析した。中性子回折実験及びRietveld解析によって求めた本材料の結晶構造は、空間群${it C}$2/${it m}$のLi$$_{2}$$MnO$$_{3}$$型と同定できた。本材料の充放電サイクル特性は、電流密度が30mAhg$$^{-1}$$の場合は、2.0-4.8Vの電圧域で最初からの11サイクルまでに放電能が46.3から196.5mAhg$$^{-1}$$へと増加し、その後23から58サイクルでは175.5mAhg$$^{-1}$$を保持していた。サイクリックボルタモグラム及びX線光電子分光実験の結果から、本材料では最初の10サイクル程度でMnの還元反応が活性化されていることが明らかとなった。

論文

Low temperature structure of FeSr$$_{2}$$YCu$$_{2}$$O$$_{6+delta}$$ magnetic superconductor

茂筑 高士*; 畑 慶明*; Wuernisha, T.*; 井川 直樹; 星川 晃範*; 石垣 徹*; 安岡 宏*; 平田 和人*

Physica C, 470(Suppl.1), p.S158 - S159, 2010/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:12.17(Physics, Applied)

FeSr$$_{2}$$YCu$$_{2}$$O$$_{6+}$$$$_{delta}$$系超伝導体における結晶構造と超伝導物性との相関を明らかにするため、超伝導体FeSr$$_{2}$$YCu$$_{2}$$O$$_{6+}$$$$_{delta}$$とCuサイトの一部をZnで置換することで超伝導を発現しない試料FeSr$$_{2}$$Y(Cu$$_{0.95}$$Zn$$_{0.05}$$)$$_{2}$$O$$_{6+}$$$$_{delta}$$について中性子回折実験を行った。その結果、本超伝導体中では磁気超格子に起因する反射は観察されず、磁気秩序は長距離秩序を持たないことが明らかになった。この超伝導体では30K付近で非超伝導体では観測されないCuに関連する特異点が見られたことから、この温度で電荷分布変化が生じている可能性がある。

口頭

J-PARCに建設される茨城県材料構造解析装置について

石垣 徹; Harjo, S.; 米村 雅雄*; 神山 崇*; 森 一広*; 茂筑 高士*; 相澤 一也; 新井 正敏; 江幡 一弘*; 高野 佳樹*

no journal, , 

茨城県は、J-PARC を核として、北茨城周辺地域に「つくば」と並ぶ21世紀を担う先端科学技術拠点の形成を目指し「サイエンスフロンティア21構想」を策定し、県を整備主体と想定した茨城県中性子ビーム実験装置の整備を位置付けた。平成15年度には、中性子の産業利用を先導するため、J-PARCの稼働開始時期に合わせてJ-PARCの物質・生命科学実験施設中性子源に県独自に中性子ビーム実験装置を2台(汎用型中性子回折装置(材料構造解析装置),生命物質構造解析装置)整備することを決定した。本講演では、茨城県より設置提案を行っている、茨城県材料構造解析装置の概要について発表を行う。茨城県材料構造解析装置は、非結合型ポイゾン減速材(37mm厚側)に設置され、減速材-試料間距離を26.5mとすることで、0.15$$sim$$5.0$AA $の領域で、$$Delta$$d/d$$sim$$0.16%(一定値)を実現する。さらに、低角バンク,小角バンクを設置することにより、d$$sim$$80nmまでの広いd領域の測定が可能である。標準的な試料量を実験室X線での量程度とした場合、測定時間は5分程度になる。茨城県材料構造解析装置は高スループット回折装置として考えられており、分析装置のように手軽で迅速な測定を実現することで、本装置を各ユーザの材料設計・合成・評価サイクル(DSCサイクル)に組み込むことが可能となり、中性子の新物質開発への貢献や新たな産業応用の促進を図ることが可能になる。

口頭

茨城県材料構造解析装置の現状について

石垣 徹; 星川 晃範; 米村 雅雄*; 神山 崇*; 森 一広*; 茂筑 高士*; 相澤 一也; 新井 正敏; 江幡 一弘*; 高野 佳樹*; et al.

no journal, , 

茨城県はJ-PARCの産業利用を推進することを目的として、汎用型粉末散乱装置(茨城県材料構造解析装置)を建設することを決定した。この回折計はハイスループット回折装置として考えられており、材料の開発・研究者は、この装置を材料の開発過程の中で化学分析装置のように手軽に用いることが可能である。この装置は、背面バンクで0.18$$<$$d(${AA}$)$$<$$5の$$d$$範囲を分解能$$Delta d/d=0.16$$%で測定することが可能であり、5$$<$$d(${AA}$)$$<$$800の$$d$$範囲については徐々に変化する分解能でカバーしている。リートベルト解析が可能なデータを測定するための標準的な測定時間は実験室X線装置程度の量で数分である。産業利用を促進するためには、利用システムの整備が必要である。装置の建設は、既に開始されており、2008年には、J-PARCのデイワン装置の一つとして完成の予定である。今回は装置の建設状況についての報告を行う。

口頭

FeSr$$_{2}$$YCu$$_{2}$$O$$_{6+delta}$$の低温構造

茂筑 高士*; 畑 慶明*; Tuerxun, W.*; 井川 直樹; 星川 晃範*; 石垣 徹*; 安岡 宏*; 平田 和人*

no journal, , 

FeSr$$_{2}$$YCu$$_{2}$$O$$_{6+delta}$$系はBa$$_{2}$$YCu$$_{3}$$O$$_{6+delta}$$系超伝導体のCuサイトをFeに置換した磁性超伝導体であり、還元熱処理及びそれに引き続く酸化熱処理によって超伝導と磁性が発現される。高温還元雰囲気で正方晶から斜方晶への相転移が、これら特性の発現のために必要なCuとFeの秩序配列の要因である。本研究では、低温での磁気秩序発現に関する知見を得るために中性子回折実験を行った。その結果、磁性相転移温度以下でも磁気反射は観測されず、この系の磁気秩序は長距離秩序ではないことが明らかになった。格子定数の温度変化は30K付近で極値を持つ傾向がみられ、構造的な変化と磁気秩序の発現が関連している可能性がある。

口頭

FeSr$$_{2}$$YCu$$_{2}$$O$$_{6+delta}$$系における酸素配列

茂筑 高士*; 畑 慶明*; 土屋 佳則*; 井川 直樹; 星川 晃範*; 石垣 徹*; 安岡 宏*; 平田 和人*

no journal, , 

近年、Feを基軸とするニクタイド系における超伝導や平面四配位を持つ新しいFe酸化物が報告され、Feの周りの配位と物性との関連に関心が集まっている。本系における超伝導と磁性の発現もFeの周りの酸素配位に大いに依存している。本研究では、FeSr$$_{2}$$YCu $$_{2}$$O$$_{6+delta}$$系における酸素配列を中性子回折法によって解析した。基本構造そのものは通常の固相反応法で合成可能であるが、還元アニールによりCuとFeの配列を秩序化させた。還元アニール後の構造は、アニール温度が700$$^{circ}$$C付近の場合は元の構造に対して$$sqrt{2}$$a$$times$$$$sqrt{2}$$a$$times$$2cなる単位胞を持つ超構造(斜方晶)で、それ以外では元の正方晶のままであった。これはFeの周りの酸素が四面体配位を取り、このFeO$$_{4}$$四面体が規則的に配列しているか、していないかの違いによる。さらに還元アニール後酸化アニールを施すと、CuとFeの秩序配列はそのままに酸素のみが供給され、Feのまわりの酸素は八面体配位となった。

口頭

FeSr$$_{2}$$YCu$$_{2}$$O$$_{6+delta}$$系の酸素欠損

茂筑 高士*; 畑 慶明*; 土屋 佳則*; 井川 直樹; 星川 晃範*; 石垣 徹*; 安岡 宏*; 小澤 清*; 平田 和人*

no journal, , 

FeSr$$_{2}$$YCu$$_{2}$$O$$_{6+delta}$$系の超伝導体は、CuとFeの秩序配列化及び酸素欠損が超伝導発現に重要な役割を果たしている。中性子回折法によって、非超伝導相では、酸素量6+$$delta$$が7付近でのみ安定であり、また、超伝導相の出現は酸素量6+$$delta$$が7.6付近に集中することを明らかにした。

口頭

FeSr$$_{2}$$YCu$$_{2}$$O$$_{6+delta}$$系における構造的な乱れと物性

茂筑 高士*; 畑 慶明*; 星川 晃範*; 岩瀬 謙二*; Sulistyanintyas, D.*; 小黒 英俊*; 石垣 徹*; 井川 直樹; 土屋 佳則*; 岩井 秀夫*; et al.

no journal, , 

FeSr$$_{2}$$YCu$$_{2}$$O$$_{6+delta}$$系には、CuとFeの相互置換,酸素欠損を要因とする構造的な乱れがあり、超伝導と反強磁性的な磁気秩序の発現に大きく影響している。本報では、中性子回折により構造的な乱れや低温での構造変化を解析し、構造的な乱れと、超伝導,磁性との関連を議論する。

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