2018 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification of s-d interorbital charge distribution change in Bi and Pb-perovskites and the application to giant negative thermal expansion materials
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16H02393
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
東 正樹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (40273510)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 幾也 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30378880)
水牧 仁一朗 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主幹研究員 (60360830)
綿貫 徹 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子ビーム科学研究部門, 次長(定常) (30343932)
妹尾 仁嗣 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (30415054)
岡 研吾 中央大学, 理工学部, 助教 (80602044)
北條 元 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (90611369)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ペロブスカイト / 電荷秩序 / 電荷分布 / 放射光X線 / 硬X線光電子分光 / 負熱膨張 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
PbVO3は、dxy軌道の秩序化により、c/a=1.23という巨大な極性の正方晶歪みを持つ。圧力を印加すると常誘電立方晶への転移に伴って10%もの体積収縮を示すが、常圧下での昇温では転移することなく分解してしまう。昨年度、Pb2+をBi3+で一部置換する事で、V4+に電子をドープし、c/aを減少させて、負熱膨張を実現した。今年度はO2-をF-で置換したPbVO3-xFxが、同様に負熱膨張を示す事を明らかにした。また、V4+を一部Cr4+で置換したPbV1-xCrxO3では、c/a比を1.07までの任意の値に設定でき、電気分極の大きさを制御することに成功した。また、この物質が応力によって結晶の方位が変化する強弾性や、負熱膨張を示す事も確認した。
上記のPbVO3のPb2+をNa+0.5Bi3+0.5で置換したNa1/2Bi1/2VO3、K+0.5Bi3+0.5で置換したK1/2Bi1/2VO3では、c/aをそれぞれ1.085, 1.054に抑制できることを見いだした。これらの値はPbTiO3の1.064に近く、非鉛圧電体の母物質として期待できる。
BiNiO3は、Bi3+0.5Bi5+0.5Ni2+O3の特徴的な電荷分布を持つペロブスカイト化合物である、Biを一部Pb4+で置換したBi1-xPbxNiO3が、x≦0.25ではBi5+とNi2+の間の電荷移動、0.60≦x≦0.80では極性→非極性という、2つのメカニズムで負熱膨張を示す事を見いだした。また、PbNiO3がこれまでに考えられていた非極性PbmnのGdFeO3型構造ではなく、空間群Pbn21の極性の結晶構造を持つ事を明らかにした。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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