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本研究では、結晶内の金属イオン及び酸化物イオンの配列を精密に制御し、結晶内をプロトンのみが優先的に移動(導電)可能な場(=配位空間)を持つ、高いプロトン導電性を発現する電解質材料、並びに結晶内をイオン及び電子(又はイオン及びホール)が優先的に導電可能な配位空間を持つ、混合導電性電極材料を創製することを目的とした。まず、本研究では、高いプロトン導電性を発現したLaSc03系ペロプスカイト型化合物の導電特性を詳細に検討し、その導電特性を温度、酸素分圧及び水素分圧の関数として統一的に表示する「電荷担体マップ」を作成した。次に、難焼結性のLaSc03系ペロブスカイト型化合物について、サブミクロン及びミクロンオーダーの粒子を混合して焼結する新規焼結法を確立し、センサーなどに適用できる相対密度(X線密度に対する嵩密度)98%以上の稠密な高速プロトン導電性材料を得ることに成功した。更に、高いプロトン導電性を有する(La1-xSrx) Sc03-δ(+yH20) (x=0.1-0.3)系化合物、及びLaSc03系化合物をベースとして混合導電性(プロトンーホール(または電子)導電性)を示すことが期待される(La0.8Sr0.2) (Sc1-xMnx)03-δ (x=0.1-0.75)系化合物についてX線回折測定及びXAFS測定を行い、組成の相違による材料中の金属イオンまわりの局所的な結晶構造の変化及び価数の変化を調べた。その結果、前者では、Srの含有量によってSc06八面体の局所構造が変化することが分かった。また、後者では、Mn3+/Mn4+の混合原子価状態を持つことが分かった。一方、導電率測定から、(La0.8Sr0.2) (Sc1-xMnx) 03-δ (x=0.25-0.75)の試料では、(La0.8Sr0.2) Mn03+δと同様にホール導電性を示すことが分かった。
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