課題番号 ：S-16-MS-1026
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：アルカリ土類金属窒化硼素層間化合物の物性
Program Title (English) ：Physical Properties of Alkaline-earth Metal Boron Nitride Intercalation
Compounds
利用者名（日本語） ：小林本忠
Username (English) ：KOBAYASHI mototada
所属名（日本語） ：兵庫県立大学大学院物質理学研究科
Affiliation (English) ：Graduate School of Material Science, Univ. of Hyogo

１．概要（Summary ）
層状構造をもつ六方晶窒化硼素(h-BN)は、グラファイトと同様、その層間に種々の原子、分子を取り込んで層間化合物を生成し、伝導性、超伝導性、特異磁性等興味ある物性を発現する事が期待される。しかしながら最近のリチウムやブレンステッド酸についての報告を除きバルクな層間化合物生成の報告はなく、これまで物性についての確実な報告は無い。我々は、気相法、溶媒法等様々な作製法を用いてアルカリ土類金属のh-BNへの添加を試み、母体の耐熱性、潤滑性、イオン結合性を生かしての新たな層間化合物創製を目指した。

２．実験（Experimental）
磁化測定装置MPMS−7, MPMS—XL7
電子スピン共鳴装置E500
顕微ラマン分光装置RENISHAW INVIA REFLEX
作製した試料を熱交換用のヘリウムガスと共に試料管に封入し、磁化測定装置、電子スピン共鳴装置を用いて磁気特性・電子物性を測定して、スピン状態の変化、金属相の出現を調べ、超伝導相を探索した。またインターカレーションあるいはドーピングの確認の為、顕微ラマン分光装置を用いて電荷移動に伴う窒化硼素の格子振動の変化を調べた。

３．結果と考察（Results and Discussion）
アルカリ土類金属Ca,Sr,Baを白色粉末のh-BNと共に熱処理して作製した黒色試料について、SQUID、ESR、Raman分光を用いて層間化合物生成の可能性を探り、物性を探索した。前年度までにCa化合物についてX線回折プロファイルにBN三層おきにCa層が挿入された第３ステージに由来すると考えられる新たな回折線が、また顕微ラマン分光スペクトルのE2g2モードにCaからBNへの電荷移動を示唆する波数シフトが一部の試料で見出され、またSQUID測定とESR測定で温度に依存しない小さな常磁性成分の増加が検出され手いる。これら層間化合物生成を示唆する結果に基づき新たに作製した試料を加えて数多くの実験を行ったが、現時点では、猶、試料依存性が大きく定量性も十分ではない。金属相の存在は未確定である。
関連して、同様に電荷移動に伴い物性が変化するKxpicene、LixC60及びNaxC60についてのSQUID、ESR、Ramanによる実験を行った。前年度、Kxpiceneの超伝導を報告した論文には疑義があり、強磁性不純物の混入による類似の温度変化の見誤りであると指摘した論文を発表したが、一方Kxpicene金属相の存在・非存在についても議論が続いており、確定していない。今年度行った実験結果を加えて金属相不在の論文を現在執筆中である。LixC60について、SQUIDによる超伝導検出実験及びRaman振動数シフトによる電荷移動量見積り結果との詳細な比較から、懸案であった超伝導相及びLi飽和相の組成についての知見を前年度得たが、論文に纏めるべく更に実験を重ねた。またNaxC60について、超伝導相を決定するために、SQUID、ESR、Raman実験を行った。

４．その他・特記事項（Others）
なし。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1)小林本忠　他, 日本物理学会2016年秋季大会, 平成28年9月14日
(2)小林本忠　他, 日本物理学会第72回年次大会, 平成29年3月18日

６．関連特許（Patent）
なし。