抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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プロトン伝導酸化物中のプロトン移動(PT)は,OH伸縮振動(h/2π≒0.4eV)の非常に強い量子化により,本質的に量子現象である。高温まで,プロトンはOH伸縮運動に関連した基底状態で凍結され,従ってこの振動に対して熱撹拌を受けない。従って,これらはPTを可能にする(ヘビライザ)格子原子の熱ゆらぎであり,少なくとも,格子のDebye温度の半分以上を上回る。これらのゆらぎは,時々,2つの井戸の量子プロトン基底準位が等しく(共入射),特定の確率でPTを可能にする特定の格子構成を,時々,ランダムに生成させるかもしれない。この移動確率の解析式は,曲線交差量子力学問題の解として得られ,従ってLandau-Zener(LZ)式によって記述される。2つの格子振動は,八面体内PTにおいて基本的役割を果たす。(i)格子の再編成は,その初期自己捕獲構造から同時発生多様体までプロトン化系を送る,そして(ii)(ドナー)酸素-(アクセプタ)酸素距離Qの減少,そしてそれは,より小さなプロトン障壁を有する一致構成にシステムを導くことによってPTを容易にする,そして,より大きなLZ確率を,より促進する,。(ii)(ドナー)酸素-(アクセプタ)酸素距離Qの縮小である,という事である,(i)格子の再編成である。(ii)この格子の再構成,および(ii)(ドナー)酸素-(アクセプタ)酸素距離Qの縮小,および(ii)より大きなLZ確率,およびより大規模なLZ確率。立方晶ペロブスカイトでは,一致配置のセットがPTの遷移状態の役割を果たす。プロトン移動のこの理論(G.Geneste,固体イオン323,172(2018))の実装は,いくつかの点,すなわち,一致配置の記述,プロトンゼロ点エネルギーおよび一致におけるプロトンポテンシャルについて,強く改善された。次に,密度汎関数理論(DFT)計算から導いたパラメータを用いて,ジルコニウム酸バリウム(BZO)およびタンタル酸カリウム(KTO)に再適用した。この理論は,ほとんどのプロトン伝導体に共通するBZOにおける断熱PT領域を確認し,非断熱トンネル移動の移動速度への寄与は無視できた。KTOでは,コントラストによって,非断熱トンネル移動の相対的寄与は,特にλ≧250-300K以下で,BZOより大きかった。本研究は,少なくとも格子内のプロトン移動度の観点から,ほとんどのプロトン伝導体に共通する固有の特徴を特徴付けるのに役立つ。高温におけるプロトン移動の活性化エネルギーを0.11eV(BZO)と0.25eV(KTO)で予測した。Copyright 2020 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】
