鉄酸鉛の特異な電荷分布を解明

電荷秩序が磁化の方向変化を誘起、負熱膨張への展開も

東京工業大学 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所（WRHI）のHena Das（ヘナ・ダス）特任准教授、酒井雄樹特定助教（神奈川県立産業技術総合研究所 常勤研究員）、東正樹教授、西久保匠研究員、物質理工学院 材料系の若崎翔吾大学院生、九州大学大学院総合理工学研究院の北條元准教授、名古屋工業大学大学院工学研究科の壬生攻教授らの研究グループは、ペロブスカイト型酸化物鉄酸鉛（PbFeO₃）がPb²⁺_0.5Pb⁴⁺_0.5Fe³⁺O₃という特異な電荷分布を持つことを明らかにした。

同様にBi³⁺_0.5Bi⁵⁺_0.5Ni²⁺O₃の電荷分布を持つBiNiO₃（ビスマス・ニッケル酸化物）は、改質することで巨大な負熱膨張を示すため、PbFeO₃を元にした巨大負熱膨張材料の開発も期待される。Pb²⁺とPb⁴⁺が 秩序配列するために、周囲の環境の異なる2種類の鉄イオン（Fe³⁺）が存在し、温度によって磁化の方向が変化するスピン再配列につながることも明らかにした。

研究成果はNature Communications（ネイチャー コミュニケーションズ）のオンライン版で3月26日に公開された。

研究グループには、中国科学院物理研究所、瑞国ポールシェラー研究所、独国マックスプランク研究所、台湾国立放射光科学研究センター、仏国放射光施設ESRF、米国オークリッジ国立研究所、中国松山材料実験室が参画した。

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関連サイト

• フロンティア材料研究所
• 東・山本研究室
• ダス ヘナ Hena Das