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2021 年度 実績報告書

電気的ニュートラルなCe(IV)層状ペロブスカイトナノシートの創成と光機能

研究課題

研究課題/領域番号 20K15106
研究機関東北大学

研究代表者

長谷川 拓哉  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (30793690)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワードペロブスカイト / レドックス / セリウム / ナノシート / エレクトロクロミック
研究実績の概要

最終年度である2021年度は,初年度で開拓したセリウム含有層状ペロブスカイトならびにそれらから誘導される電荷中性層について,その詳細な光物性調査を進めた。特に,新規に発見したCsCeNb2O7は,すでに発見していたRbCeTa2O7と同構造であるにも関わらず,その発色が劇的に変化することが分かった。RbCeTa2O7は淡緑色である一方で,CsCeNb2O7は暗褐色であり,これは,赤色の吸収が顕著になったことで生じたものである。この原因を第一原理計算に基づく電子構造を推定したところ,O2p価電子帯ならびにNb4d伝導帯間のバンドギャップがRbCeTa2O7と比べて狭小化したことで,Ce4f軌道とそれらの軌道間エネルギーが減少したことに由来する。希土類層状ペロブスカイトにおいてこの発色変化は極めてユニークで,RbLaTa2O7とCsLaNb2O7はいずれも白色であり,RbPrTa2O7とCsPrNb2O7はいずれも淡緑色である。セリウムのみにこのような明確な発色変化が起きる原因は,Ce4f軌道がバンド内に位置するためである。
他方,セリウムの電荷中性化は電気化学的にも引き起こされることが,再クリックボルタンメトリーにより明らかになった。特に,酸化体から還元体への還元反応も観測されたことから,化学的に可逆的な変化を示すことも明らかとなった。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Electrochromic Behavior Originating from the W<sup>6+</sup>/W<sup>5+</sup> Redox in Aurivillius-type Tungsten-Based Layered Perovskites2022

    • 著者名/発表者名
      Iimura Reona、Hasegawa Takuya、Yin Shu
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 61 ページ: 2509~2516

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c03364

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ce(<scp>iv</scp>)-centered charge-neutral perovskite layers topochemically derived from anionic [CeTa<sub>2</sub>O<sub>7</sub>]<sup>?</sup> layers2021

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Takuya、Yamasaki Naoki、Asakura Yusuke、Ueda Tadaharu、Yin Shu
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 ページ: 15016~15027

    • DOI

      10.1039/d1sc03053a

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Discovery of new perovskite family “cerium-based layered perovskites”2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川拓哉,殷しゅう
    • 学会等名
      化学系学協会東北大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 赤色発光蛍光体NaMgPO4:Eu2+の急冷プロセスによるオリビン相の安定化2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川 拓哉,殷 しゅう,戸田 健司
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第33回秋季シンポジウム
  • [学会発表] Ce3+を含有した層状ペロブスカイトの電子構造と化学的酸化還元能2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川拓哉,上田忠治,殷しゅう
    • 学会等名
      第37回希土類討論会
  • [学会発表] Ce-based layered perovskite oxynitride and its optical properties2021

    • 著者名/発表者名
      T. Hasegawa and S. Yin
    • 学会等名
      International Conference on Mixed Anion Compounds
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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