金属酸化物の化学結合のエネルギースケールでの表現と量子材料設計への展開

金属氧化物中化学键在能量尺度上的表达及其在量子材料设计中的应用

基本信息

批准号：
20656101
负责人：
森永正彦
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

金属酸化物は、超伝導、プロトン伝導、磁性、強誘電性など多様な物性を示す物質群であり、多様な化学結合を有している。昨年に引き続き、金属酸化物の化学結合をエネルギースケールで理解するために、「酸化物の原子化エネルギー図」を作成した。そして、多価数・電子状態、結晶構造、相変態の3点に対象を絞り、次の観点から調べる。本年度は、計算する金属酸化物の数を増やし、酸化物の一般側について検討した。1.多価数・電子状態遷移金属の酸化物において、遷移金属イオンの価数は種々に変化すし、物理的、化学的性質が変化する。この多価数・電子状態の違いを原子化エネルギーの立場から明らかにした。2.結晶構造多くの金属酸化物の結晶構造単位は、MO_4四面体、MO_6八面体であり(M:金属イオン、O:酸化物イオン)。頂点、辺、あるいは面を共有して、酸化物の構造ができあがっている。この酸化物構造の成り立ちを、構成原子のエネルギーを用いて理解できることを示した。3.相変態多くのペロブスカイト型酸化物(AMO_3)において、MO_6八面体が回転することにより、ある温度で相変態が起きる(例:SrTiO_3)。全エネルギーの計算のみでは、この相変態を理解することは難しく、フォノンモードの計算が行われている。本研究では、回転に伴うA、M,O各イオンのエネルギーの変化に注目することによって、相変態のメカニズムを明らかにすることができた。

金属氧化物是一类表现出超导性、质子传导性、磁性、铁电性等各种物理性质，并具有各种化学键的物质。继去年之后，我们创建了“氧化物原子化能量图”，以在能量尺度上理解金属氧化物的化学键。然后，我们将重点关注多价/电子态、晶体结构和相变三点，并从以下角度进行研究。今年，我们增加了要计算的金属氧化物的数量，并考虑了氧化物的一般方面。 1.多价/电子态在过渡金属氧化物中，过渡金属离子的价态以各种方式发生变化，物理和化学性质发生变化。我们从原子化能的角度阐明了多价和电子态的差异。 2、晶体结构许多金属氧化物的晶体结构单元是MO_4四面体和MO_6八面体（M：金属离子，O：氧化物离子）。氧化物结构是通过共享顶点、边或面创建的。我们表明，可以使用组成原子的能量来理解这种氧化物结构的形成。 3.相变在许多钙钛矿型氧化物(AMO_3)中，由于MO_6八面体的旋转(例如SrTiO_3)，在一定温度下会发生相变。仅计算总能量很难理解这种相变，因此进行声子模式计算。在这项研究中，我们通过关注 A、M 和 O 离子旋转时的能量变化，阐明了相变的机制。