| 研究課題/領域番号 |
15H04128
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| 研究機関 | 学習院大学 |
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研究代表者 |
稲熊 宜之 学習院大学, 理学部, 教授 (00240755)
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| 研究分担者 |
勝又 哲裕 東海大学, 理学部, 教授 (90333020)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 極性化合物 / リチウムナイオベート型化合物 / ペロブスカイト型酸化物 / 陽イオン反発 |
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| 研究実績の概要 |
陽イオン反発を利用した極性化合物の創製と極性発現の理解を目指して、主に(1) 新規LiNbO3(LN)型化合物および、(2) 新規二重ぺロブスカイトにおける陽イオン間反発に由来する極性発現の検証、 (3) 元素選択による極性の制御および向上に取り組んだ。
高圧合成により得られたLN型LiSbO3の構造解析を行ない、Nb5+およびTa5+の二次Jahn-Tellerイオンを含むLiNbO3やLiTaO3に比べてSb5+の変位は小さく、陽イオン間反発に加え、Bサイトイオンと酸素との結合の違いが構造の違いに反映していることが明らかになった。また、FeTiO3の高温高圧下での相関係が明らかになり、LN型FeTiO3は高圧下ではぺロブスカイト型構造をとり、減圧時にLN型構造に変化することがわかった。
そして、Aサイト二重ぺロブスカイトCaMnTi2O6-CaZnTi2O6固溶体の合成および構造解析を行った。Zn量の増加に伴い、格子定数が減少し、転移温度TCも低下した。
さらにLN型固溶体LiTaO3-Mn(Mn1/3Ta2/3)O3の高圧合成および構造解析を行い、LN型固溶体、LiTaO3-CaTiO3、LiTaO3-CaZrO3とともに、酸化物イオンの最密充填層に対するLiイオンの変位量、deltaZA とTCとの関係について検討した。その結果、deltaZA とTCとの相関が見られ、LiTaO3-Mn(Mn1/3Ta2/3)O3ではTCを約300 K程度低下させることに成功した。一方、これまでに合成されたLN型酸化物のdeltaZAを調べたところ、CuTaO3が低いTCを持つことが予想されたため、CuTaO3、CuTaO3とLiTaO3の固溶体、Li0.5Cu0.5TaO3を合成し、結晶構造とTCとの関係について検討した。その結果、合成条件を最適化することで、ほぼ単相のCuTaO3、Li0.5Cu0.5TaO3の合成に成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
LN型固溶体の構造と転移温度の相関が見出され、極性の制御のための元素選択を含む物質設計指針の構築、そして設計指針に基づく新規物質の創製への道が開けた。また、新規LN型および二重ぺロブスカイト極性化合物の構造解析により、構造面からの極性発現に関する理解が深まってきた。これらの成果から考えるとおおむね予定通りに進んでいるが、新規LN型および二重ぺロブスカイト極性化合物については相転移挙動の調査や光二次高調波発生(SHG)や強誘電性等の物性評価が予定より遅れており、全体的にはやや遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
LN型LiSbO3、二重ぺロブスカイトCaZnTi2O6およびその固溶体の構造相転移、SHG特性、誘電性を明らかにする。また、低いTCを持つことが予想されるCuTaO3、Li0.5Cu0.5TaO3の構造解析を行い、高温での構造変化、誘電率測定などからTCを決定し、deltaZA とTCとの関係を明らかにする。極性を示す酸化窒化物や酸化ハロゲン化物等のLN型複合アニオン化合物の合成にも取り組み、陰イオンの複合化に伴う陽イオンの価数とイオン間反発の変化に着目し、極性発現について理解を深める。
そして、これまで取り組んできたLN型化合物、二重ぺロブスカイト化合物について陽イオン間反発の観点をはじめ化学結合の立場から、構成イオン、結晶構造、極性、誘電性等の物性、電子構造の関係について考察し、合成した極性化合物における極性発現、誘電性等の物性およびその相関を支配する因子の抽出を行う。
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