1999 Fiscal Year Annual Research Report
生体細胞型セラミックスの構築による新規物理特性の発現
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10305057
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松尾 伸也 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90029299)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊豆 典哉 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00304014)
小俣 孝久 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80267640)
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| Keywords | プロトン溶解 / プロトン伝導 / パイロクロア構造 / 水蒸気溶解 / 固体イオニクス / 光吸収 / 塩基度 / 内部電流 |
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| Research Abstract |
アルカリ土類元素をパイロクロア型酸化物La_2Zr_2O_7のBサイトにドープした場合には水蒸気はホール(h^+)の消耗を伴わずに溶解するのに対して、Aサイトにドープした場合にはバルクのホールを消耗しながら水蒸気は溶解することが示唆されている。この2種類のバルク相(細胞)を生体のように細かく混ぜ合わせたセラミックス(生体細胞型セラミックス)では、外部の雰囲気の変化に伴う水蒸気の溶解が細胞間で異なるため、細胞間に電子電流およびイオン電流が流れることになる。その結果、外部雰囲気ガスに速やかな化学作用を及ぼすことが期待される。
本研究では、h^+に関係する反応と無関係な反応を独立に制御するための因子を確定する基礎研究として、Ca^<2+>をAサイトおよびBサイトにドープした試料について、赤外線吸収スペクトルを測定して比較した。水蒸気溶解処理を行うと3500cm^<-1>近傍にシャープな吸収が観測された。水蒸気分圧の上昇とともにそのうちの1本が伸びることから、プロトンの溶解位置には2種類のサイトのあることが示唆された。さらに、Sr^<2+>,Ba^<2+>をLa_2Zr_2O_7のAサイトおよびBサイトにドープした試料の接合体を作製して、雰囲気の水蒸気および水素分圧の変化させたときに、接合体界面を挟んで起電力が生じるのか、またその起電力は雰囲気の変化にどのように応答するかを調べた。本実験では約40mVと大きな電圧が観察されたので、パイロクロア型セラミックスに貴金属を混合して、外部雰囲気と相互作用を及ぼす生体細胞型セラミックスを作製できる可能性がある。
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