2015 Fiscal Year Annual Research Report
圧力誘起体積収縮を用いた巨大負熱膨張物質の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation |
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| Project/Area Number |
26106507
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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, 応用セラミックス研究所, 教授 (40273510)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ペロブスカイト / 電荷移動 / 負熱膨張 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ペロブスカイト化合物PbCrO3のが圧力印加で示す10％もの巨大な体積収縮のメカニズムを解明した。高圧合成で得られるペロブスカイトPbCrO3は、長らくPb2+Cr4+O3の反強磁性絶縁体だと考えられてきた。しかしながら、立方晶で指数づけできるX線回折ピークはブロードで、4.01Åという格子定数はSr2+Cr4+O3にくらべ4.8%も長く、La3+Cr3+O3よりも長い。また、t2g2の電子配置を持つCr4+であれば金属伝導が期待されるのに、絶縁体であるのも不思議である。2010年に、PbCrO3を加圧すると、1.6GPaで9.8%の体積減少を示すことが報告され注目を集めた。硬X線光電子分光測定で、Pb2+とPb4+の存在が明らかになった。電子顕微鏡観察ではPb位置に乱れがあり、短距離秩序の存在を示唆する3a×3a×3aの散漫散乱が見つかった。この結果を元に放射光Ｘ線PDF解析を行い、この物質が常圧ではPb2+とPb4+が3格子間距離程度の短距離秩序したPb2+0.5Pb4+0.5Cr3+O3である事を確かめた。この結果はDFT計算とも符合しているこうしたことから、Pb2+Cr4+O3への転移が圧力誘起体積減少の起源であることを明らかにした。これはサイト間電荷移動によって巨大負熱膨張を示すBiNiO3と同様の変化なので、化学置換によって巨大負熱膨張が発現すると期待される。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Melting of Pb Charge Glass and Simultaneous Pb－Cr Charge Transfer in PbCrO3 as the Origin of Volume Collapse2015
Author(s)
R. Yu, H. Hojo, T. Watanuki, M. Mizumaki, T. Mizokawa, K. Oka, H. Kim, A. Machida, K. Sakaki, Y. Nakamura, A. Agui, D. Mori, T. Inaguma, M. Schlipf, K. Z. Rushshanskii, M. Lezaic, M. Matsuda, J. Ma, S. Calder, M. Isobe, Y. Ikuhara, and M. Azuma
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Journal Title
J. Am.Chem.Soc.
Volume: 137
Pages: 12719-12728
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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