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本研究課題では、新しいリジッドな結晶構造を持つイオン伝導体について研究を行った。主にPbやBiを含む化合物に着目した。酸フッ化物Bi2VO5Fは、フッ化物イオン伝導体として報告のある材料である。従来固相反応で合成されていたこの材料に対して、我々は酸化物Bi4V2O11をベースとしたトポタクティックなフッ化反応により、低温かつ非常院短時間で合成可能なことを発見した。さらに、焼結体試料を合成し、イオン伝導特性を評価した。500 Kで測定したイオン伝導率は1.53×10^-4 S/cmと、イオン伝導を示唆する値を示した。しかし、試料の色が黒く、若干のV4+への還元が起こっていると考えられ、電子伝導の寄与を正確に見積もる必要がわかった。
また新しいフッ化物イオ伝導体として、SrBi3O5Fに着目した。この物質はLnFe2O4構造と呼ばれる層状の結晶構造を持っており、アニオン組成に不定比性があることを見いだした。構造解析の結果、相関にあるアニオンサイトに欠損が生じており、そこを経路としてフッ化物イオン伝導が起こることが示唆された。しかし、実際に伝導率を測定したところ、室温で10^-7 S/cmと伝導率が低いことがわかった。層状構造をとり、欠損サイトが存在しているものの、そこを介したイオン伝導挙動は起こっていないと推察される結果がえられらた。しかしながら、構造としてはフッ化物イオン伝導が期待されるものであり、元素置換などによってアニオン組成を制御することができれば、イオン伝導性が向上することが期待される。
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