(110)層状ペロブスカイトの高温構造物性と新物質探索

(110)层状钙钛矿的高温结构性能及新材料的寻找

• 批准号: 21J22865
• 负责人: 志賀 仁美
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J22865/
• 关键词: 層状ペロブスカイト; 相転移; 結晶構造解析

ペロブスカイト型化合物は、一般式ABX3で表され、多彩な機能を有するため、活発な研究開発がなされている。層状ペロブスカイトには、ペロブスカイト(類似)層における擬単純立方ユニットの(100), (110), (111)面がペロブスカイト(類似)層に平行な3つの主要なグループが存在する。このうちの(100)層状ペロブスカイトは、多くの化合物が報告されており、かつ物性の研究の数も多い。一方 (110)層状ペロブスカイト材料の報告例は少なく、「構造や物性に関する研究が少ない」、「材料探索が十分になされていない」などの問題がある。本研究では、近年発見された(110)層状ペロブスカイトのイオン伝導体BaNdInO4について、その相転移機構を解明しイオン伝導との関係を明らかにすること、新規(110)層状ペロブスカイト化合物の発見を目指し、報告数の少ない3つのカチオンを含むABCO4組成の新物質を発見することを目的とした。(110)層状ペロブスカイトBaNdInO4は、室温で単斜晶系空間群P21/cに属するイオン伝導体である。高温におけるBaNdInO4の結晶構造は、分解能の低い中性子回折装置を用いた測定データから解析した例が報告されているが、詳細な構造解析や、相転移の可能性については明確にされていなかった。本研究では、室温から高温におけるBaNdInO4の結晶構造変化を明らかにするために、高温かつ高分解能の放射光X線および中性子回折測定を実施し、構造解析を行った。その結果、ある温度にて、高い対称性の空間群の高温相へ転移することが、消滅測から明らかにすることができた。ABCO4組成の構造マップを用いて探索する新物質の組成を選定し、合成を行った。合成した試料のXRD測定を行い、結晶相と格子定数を明らかにした。その結果、ABCO4組成の新物質を発見することができた。

钙钛矿型化合物由通式ABX3表示，并且由于其具有多种功能而受到积极的研究和开发。层状钙钛矿主要有​​三类，其中钙钛矿（类）层中的伪简单立方单元的（100）、（110）和（111）面平行于钙钛矿（类）层。其中，许多(100)层状钙钛矿化合物已被报道，并且对其物理性质进行了许多研究。另一方面，有关（110）层状钙钛矿材料的报道较少，存在“结构和物理性能研究较少”、“材料探索不够充分”等问题。在本研究中，我们旨在阐明最近发现的（110）层状钙钛矿离子导体BaNdInO4的相变机制，阐明其与离子传导的关系，并发现新的（110）层状钙钛矿化合物。一种ABCO4成分的新物质，含有三种鲜有报道的阳离子。 (110)层状钙钛矿BaNdInO4是室温下属于单斜空间群P21/c的离子导体。据报道，利用低分辨率中子衍射装置根据测量数据分析了BaNdInO4在高温下的晶体结构，但详细的结构分析和相变的可能性尚未明确。在本研究中，为了阐明BaNdInO4晶体结构从室温到高温的变化，我们进行了高温、高分辨率的同步加速器X射线和中子衍射测量，并对结构进行了分析。因此，我们能够从消光测量中澄清，在特定温度下，高度对称空间群中会过渡到高温相。利用ABCO4成分的结构图，我们选择了待探索的新物质的成分并合成了它。对合成样品进行 XRD 测量，以澄清晶相和晶格常数。结果，我们发现了一种具有 ABCO4 成分的新物质。