神奈川科学技术院和东京工业大学的一个研究小组成功合成了铅钙钛矿型氧化物钴(PbCoO3),铅和钴都是电荷有序的(相同元素离子不同价态的周期性排列)。发现实现了前所未有的电荷分布。此外,大阪府立大学、早稻田大学、中央大学、学院大学、九州大学等各研究所也参与了研究组。
钙钛矿型氧化物是具有由通式ABO3表示的元素组成的金属氧化物的典型晶体结构,并且由于其具有多种功能而被积极研究。 众所周知,作为铁电物质,它被确立为钙钛矿型氧化物,在 ABO3 的 A 位含有铅 (Pb) 和元素周期表第 4 周期的金属元素 (3d 过渡金属) B 位点。它只是钛酸铅。
近年来,研究团队发现,在各种钙钛矿氧化物中,随着元素周期表从钛(Ti)向右移动到B位的镍(Ni),A位的铅(Pb)的化合价增加。然而,过渡金属的化合价越来越明显,但到目前为止还没有合成 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。
四重钙钛矿是一组备受关注的物质,因为它们具有巨大的介电常数、磁阻效应、负热膨胀和氧还原/氧生成催化剂等多种功能。预计这些功能将在未来通过修饰 PbCoO3 体现出来。
(注)文中O3的3为下标,Pb2+等2+为上标。
发表论文信息:[Journal of the American Chemical Society] sd 级受控钙钛矿氧化物 PbCoO3 中的 A 位和 B 位电荷顺序(英文)