セミナー情報

第28回 原研・兵県大合同コロキウム

日時: 平成19年 7月30日(月) 16:00〜
Date and time: 30th July (Mon.) 16:00〜
場所: SPring-8, 萌光館
Place: SPring-8, "HOUKOUKAN" seminar room
講演タイトル: ホーランダイト型バナジウム酸化物の金属−絶縁体転移
Title: Metal-Insulator transition in Hollandite-type vanadium oxides
講演者: 礒部正彦 氏 (東大物性研)
Speaker: Dr. Masahiko Isobe (Institute for Solid State Physics, University of Tokyo)
Abstract:

ホーランダイトとは、BaMn8O16の組成をもつ鉱物のことで、ホーランダイト型酸化物の一般式は AxB8O16(x ≤ 2)で表されます。結晶構造は、稜を共有したBO6八面体の二重鎖が隣の二重鎖と角共 有し、大きな1次元のトンネルをもった3次元の基本骨格を形成していることで、そのトンネルの 中にAイオンが占有しています。Bイオンの結晶学的サイトは1種類であり、Bイオンの形式酸化数 は3+から4+になります。よって、この化合物は混合原子価化合物であり、さらにトンネル方向に 一次元伝導が期待されます。

最近、我々は高圧合成によりホーランダイト型バナジウム酸化物K2V8O16の合成に成功し、初め てこの物質が低温で金属−絶縁体転移を示すことを見出しました [1]。この金属−絶縁体相転移に 伴い、室温で正方晶から低温で単斜晶に構造転移を観測しており、この相転移は電荷秩序転移で はないかと考えています。またこの相転移温度で、帯磁率が急激に減少し、低温で磁気秩序の振 る舞いが見られないことから、基底状態は非磁性になっていることが考えられます。他のバナジ ウム酸化物でよく見られるように、この転移温度以下で、V3+-V3+対、V4+-V4+対が形成されてい る可能性があります。

また最近この物質以外にも、ホーランダイト型関連酸化物の物性に興味が持たれています。他の グループの結果も、簡単にレビューする予定です。

"Hollandite" is an oxide mineral with chemical formula of BaMn8O16. The Hollandite-type oxides have a general chemical formula AxB8O16(x ≤ 2). In the crystal structure, the double chains of edge sharing MO6 octahedra share corners with the neighboring chains to form a V8O16 three-dimensional framework that encloses large one-dimensional tunnels. A-cations are located in the tunnels. The formal oxidation of B cations is from 3+ to 4+, since the crystallographic site of B cations is unique. Consequently these are mixed valent compounds, which are expected to show one-dimensional conductive behavior along the tunnel.

Recently we have successfully obtained Hollandite K2V8O16 by a high pressure synthesis. In this compound, we found a metal-insulator transition at low temperature for the first time [1]. The metal-insulator transition was accompanied by the structural change from a tetragonal to a monoclinic structure. Therefore we speculate the metal-insulator transition is charge ordering. Also the magnetic susceptibility was rapidly reduced to a small value at the transition. The result suggests that the ground state is non-magnetic. It is consider that the formation of V3+-V3+ singlet pairs and V4+-V4+ pairs may occur below the transition, like the other vanadium oxides.

Recently other Hollandite-related oxides have attracted interest in their physical properties. Also the results of other groups will be reviewed briefly.

[1] M. Isobe, S. Koishi, N. Kouno, J. Yamaura, T. Yamauchi, H. Ueda, H. Gotou, T. Yagi and Y. Ueda, J. Phys. Soc. Jpn. 75, 073801 (2006)