神奈川科學技術學院和東京工業大學的一個研究小組成功合成了鉛鈣鈦礦型氧化物鈷酸(PbCoO3),並且鉛和鈷都是電荷有序的(相同元素離子不同價數的周期性排列) . 發現實現了前所未有的電荷分佈。此外,大阪府立大學、早稻田大學、中央大學、學院大學、九州大學以及各種研究機構都參加了該研究組。
鈣鈦礦型氧化物是具有由通式ABO3表示的元素組成的金屬氧化物的典型晶體結構,並且由於其具有多種功能而已被積極研究。 眾所周知,它是一種強電介質,在 ABO3 的 A 位包含鉛 (Pb) 和元素週期表第 4 週期的金屬元素 (3d 過渡金屬) 的鈣鈦礦型氧化物B 位,只有鈦酸鉛。
近年來,研究團隊發現,在各種鈣鈦礦型氧化物中,隨著元素週期表在 B 位從鈦(Ti)向鎳(Ni)移動,A 位鉛(Pb)的化合價增加。然而,很明顯過渡金屬的化合價正在下降,但目前尚未合成 PbCoO3。
今回の研究では、超高圧(15万気圧)を用いることで、世界で初めてPbCoO3の合成に成功した。さらに、放射光X線と中性子線を用いた研究で、ペロブスカイト型構造の、AサイトにPb2+とPb4+が1:3で、BサイトにCo2+とCo3+が1:1で秩序配列した、四重ペロブスカイトと呼ばれる特殊な電荷分布を持つことが明らかになった。
四重鈣鈦礦是一類因具有巨大的介電常數、磁阻效應、負熱膨脹、氧還原/產氧催化劑等多種功能而備受關注的物質。未來通過對 PbCoO3 進行改性,這些功能有望得到體現。
(注)文中O3的3為下標,Pb2+等2+為上標。
發表論文信息:[Journal of the American Chemical Society] sd 水平控制的鈣鈦礦氧化物 PbCoO3 中的 A 位和 B 位電荷排序(英文)