| 研究概要 |
イオンの伝導と拡散は、現代科学技術の最も重要な分野の一つである。イオン伝導・拡散機構にとって、活性化エネルギーと結晶構造の関係を明らかにし,未来の材料開発に結びつけることが重要である。本課題「核・電子密度分布からイオン伝導の活性化エネルギーは決められるか？」は、エネルギー・環境材料のキーである,イオン伝導体とイオン-電子混合伝導体におけるイオン拡散の活性化エネルギーを高温精密結晶構造解析により決定することを目的とする。欠陥を介したイオン伝導体だけではなく、格子間サイトを介したイオン伝導体も研究する。可視化した拡散経路から、拡散のボトルネックにおけるイオンの存在確率を直接求め、その温度依存性を研究した。拡散のボトルネックにおけるイオンの存在確率は温度の上昇とともに増加する。これはイオン伝導度の増加に対応する。本年度はぺロブスカイト型酸化物イオン伝導体およびK2NiF4型酸化物イオン伝導体の高温中性子回折データのリートベルト解析および最大エントロピー法によって、核密度分布を求めた。日本原子力研究機構の研究用原子炉JRR-3Mにおける中性子粉末回折計を用いて測定したデータを利用した。得られた核密度分布において酸化物イオンの拡散経路が可視化された。ABO3ぺロブスカイトではB-O距離を一定に保ちながら酸化物イオンが移動して、安定位置の中心付近でボトルネックとなる。また、K2NiF4型酸化物のいくつかは、格子間酸素席とぺロブスカイト頂点酸素の間にボトルネックが存在している。
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