2016 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ構造制御による巨大負熱膨張物質の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation |
|---|
| Project/Area Number |
16H00883
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
北條 元 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (90611369)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 負熱膨張 / in-situ TEM / マルテンサイト変態 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
高度に微細化した半導体製造や光通信の場では、わずかな熱膨張でさえも命取りにる。このため温めると縮む、負熱膨張物質を用いたゼロ熱膨張複合体の開発が求められている。我々のグループでは、負熱膨張物質の母物質としてBi3+0.5Bi5+0.5Ni2+O3という特異な価数状態を持つペロブスカイトBiNiO3に着目している。そのNiサイトを一部Feで置換したBiNi1-xFexO3が、常圧下での加熱によりBi3+(Ni,Fe)3+O3への転移を起こし、Ni2+→Ni3+の酸化によりペロブスカイト構造の骨格を造るNi-O結合が収縮するため、既存材料の3倍の負熱膨張を示す事を報告してきた。
本研究では、温度可変ホルダーを用いたin-situ TEM観察により、転移の際のドメイン構造変化のダイナミクスを明らかにすることで、BiNi1-xFexO3のもつ温度履歴解消のためのドメイン設計を行うことを目的としている。
今年度は室温における体積の大きな低温相と体積の小さな高温相の分布およびドメイン構造を調べた。電子回折では困難であった低温相と高温相の区別を、電子エネルギー損失分光を用いることにより成功した。
また、BiNi1-xFexO3のドメイン構造解析と並行して、サイト間電荷移動メカニズムによる新しい負熱膨張物質を開発することを目的として、種々のBi(Pb)-遷移金属元素の組み合わせの酸化物の合成を行った。その過程で、PbとCoが共に電荷不均化した新しいペロブスカイト型酸化物PbCoO3を合成し、その構造を明らかにすることにも成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに困難であった低温相と高温相の共存状態をTEMを用いて確認することに成功していることから、研究は順調に進展していると考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、BiNi1-xFexO3について温度可変ホルダーを用いたin-situ TEM観察により、そのドメイン構造変化のダイナミクスを明らかにする。その情報を合成にフィートバックすることで、温度履歴のないドメイン設計を試みる。また、PbCoO3およびPbCrO3について、BiNiO3の経験を生かし元素置換による負熱膨張物質化を行う。
|
-
[Journal Article] A-site and B-site charge orderings in an s-d level controlled perovskite oxide PbCoO32017
Author(s)
Y. Sakai, J. Yang, R. Yu, H. Hojo, I. Yamada, P. Miao, S. Lee, S. Torii, T. Kamiyama, M. Lezaic, G. Bihlmayer, M. Mizumaki, J. Komiyama, T. Mizokawa, H. Yamamoto, T. Nishikubo, Y. Hattori, K. Oka, Y. Yin, J. Dai, W. Li, S. Ueda, A. Aimi, D. Mori, Y. Inaguma, Z. Hu, T. Uozumi, C. Jin, Y. Long, and M. Azuma
-
Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 139
Pages: 4574-4581
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
-
[Presentation] A-site and B-site charge orderings of perovskite PbCoO32017
Author(s)
Y. SAKAI, R. YU, H. YAMAMOTO, H. HOJO, M. AZUMA, I. YAMADA, J. YANG, Y. YIN, Y. LONG, P. MIAO, S. LEE, S. TORII, T. KAMIYAMA
Organizer
APS March Meeting 2017
Place of Presentation
New Orleans, U.S.A.
Year and Date
2017-03-13 – 2017-03-17
Int'l Joint Research
-
-
[Presentation] ペロブスカイトPbCoO3のAサイトBサイト電荷秩序2016
Author(s)
酒井雄樹, 于潤澤, 山本孟, 北條元, 東正樹, 山田幾也, Junye Yang, Yunyu Yin, Youwen Long, Ping Miao, SangHyun Lee, 鳥居周輝, 神山崇
Organizer
日本物理学会2016年秋季大会
Place of Presentation
金沢大学
Year and Date
2016-09-13 – 2016-09-16
-
