高温・高圧を利用した新規リチウムナイオベート型酸窒化物の探索と機能開拓

• 研究課題/領域番号: 18K04711
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26020:無機材料および物性関連
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 勝又 哲裕 東海大学, 理学部, 教授 (90333020)
• 研究分担者: 稲熊 宜之 学習院大学, 理学部, 教授 (00240755) ; 大村 はまな (城田はまな) 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 化学技術部, 主任研究員 (00426397)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: リチウムナイオベート型 / 酸窒化物 / 高圧合成 / 強誘電体 / リチウムナイオベート / リチウムナイオベート型構造 / 誘電性

研究成果の概要

本申申請研究では、東海大学での高温高圧合成実験装置を立ち上げ、新規リチウムナイオベート型酸窒化物の合成、これら化合物の強誘電体材料としての応用の可能性を検討することを目的とした。2018年～2019年において、東海大学既存250トンプレスを利用したキュービックアンビル型高温高圧合成装置の立ち上げに取り組み、立ち上げた高圧合成装置と学習院大学の高温高圧装置を併用し、新規リチウムナイオベート型酸窒化物の合成に取り組んだ。その結果、新規化合物、Mn(Zn1/6Ta5/6)O2.5N0.5のほぼ単相試料の合成に成功した。組成分析を行った結果、実際の組成がほぼ化学式に等しいことが確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

リチウムナイオベート型（LN型）酸化物は自発分極の大きい強誘電体として知られている物質であり高性能キャパシターとしての応用が期待されるが、抗電界や相転移温度の制御が難しく、実用に至っていない。類似化合物であるペロブスカイト型化合物では陰イオン置換によって抗電界や相転移温度が大きく変化することから、LN型酸化物の酸化物イオンを窒化物イオンに置換した酸窒化物での機能開拓が期待されてている。しかし、これまでに合成が報告されているLN型酸窒化物はわずか3種類であり、本申請研究で合成に成功した化合物が4例目であることから、今後の研究の発展を考えると大きな成果と言える。