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J-GLOBAL ID：201202234346080246   整理番号：12A1778088

Pr₂NiO₄からなる酸化物における格子間酸化物イオンの高拡散性に対するGa³⁺及びCu²⁺の役割: 高原子価d¹⁰ドーパントとJahn-Teller効果による格子間イオン伝導体の設計概念

Role of Ga³⁺ and Cu²⁺ in the High Interstitial Oxide-Ion Diffusivity of Pr₂NiO₄-Based Oxides: Design Concept of Interstitial Ion Conductors through the Higher-Valence d¹⁰ Dopant and Jahn-Teller Effect

著者 (4件)： YASHIMA Masatomo (Tokyo Inst. of Technol., Tokyo, JPN) ,  YAMADA Hiroki (Tokyo Inst. of Technol., Tokyo, JPN) ,  NUANSAENG Sirikanda (Kyushu Univ., Fukuoka, JPN) ,  ISHIHARA Tatsumi (Kyushu Univ., Fukuoka, JPN)
資料名： Chemistry of Materials  (Chemistry of Materials)
巻： 24  号： 21  ページ： 4100-4113  発行年： 2012年11月13日 
JST資料番号： T0893A  ISSN： 0897-4756  CODEN： CMATEX  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 3種類のK₂NiF₄型酸化物,Pr₂(Ni_0.75Cu_0.25)_0.95Ga_0.05O_4+δ(1),Pr₂Ni_0.75Cu_0.25O_4+δ(2)及びSr₂Ti_0.9Co_0.1O_4-ε)(3),の結晶構造,核及び電子密度分布,電子構造及び酸素透過速度を調べ,酸化物(1)における大きな酸素拡散係数に対するd¹⁰Ga³⁺,Jahn-TellerCu²⁺及び格子間酸素O3の役割を明らかにした。酸化物(1)はもっとも多量の格子間酸素を含み(δ=0.31(室温)),次いで酸化物(2)ではδ=0.19(室温),(3)では酸素欠損(ε=0.02(室温))状態であることが分かった。これらの格子間酸素O3の安定化理由について論じた。高温での酸化物(1)と(2)の核密度分布から酸化物イオンの-O2-O3-O2-拡散経路を可視化し,酸化物イオンの拡散が格子間拡散機構に従うことを示した。Pr₂NiO_4+δ中にJahn-TellerCu²⁺をドーピングすると高温無秩序正方晶系I4/mmm相が安定化し,頂端位のO2原子がより動きやすくなることが分かった。(Ni,Cu,Ga)との結合距離の違いから,頂端位O2の方が赤道位O1より動きやすく,配位数の違いから格子間O3の方がO1及びO2より動きやすいことを示した。O2-O3経路上での最小核密度ρ_N(T)が酸素の拡散係数に対する有益な微視的パラメータであり,ボトルネックでの確率密度とみなせることが分かった。これらの結果から,格子間酸素の量δが酸化物イオンの拡散に対するキャリア濃度に比例することを示した。Pr₂Ni_0.75Cu_0.25O_4+δ中の(Ni,Cu)²⁺サイトに高原子価のGa³⁺をドープすると過剰の格子間酸素量(キャリア濃度)が増加し,酸化物(1)の場合,900°Cでの酸素透過速度が262μmolmin^-1cm^-2に達した。

シソーラス用語： *ニッケル化合物 ,  *プラセオジム化合物 ,  *拡散 ,  中性子回折 ,  *金属酸化物 ,  *ドーピング ,  密度 ,  密度汎関数法 ,  *ガリウム ,  *銅 ,  *結晶構造 ,  X線回折 ,  Jahn-Teller効果
準シソーラス用語： 核密度 ,  *酸素拡散

分類 (3件)： 塩基,金属酸化物  (CD01030Z) ,  固体中の拡散一般  (BL06021L) ,  金属酸化物及び金属カルコゲン化物の結晶構造  (BK07020Y)

タイトルに関連する用語 (9件)： 酸化物 ,  格子 ,  酸化物イオン ,  拡散 ,  役割 ,  原子価 ,  ドーパント ,  Jahn-Teller効果 ,  設計概念