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黑料网未来材料?システム研究所の長田 実 教授、名古屋工業大学 生命?応用化学類の漆原 大典 助教、大阪公立大学大学院工学研究科の森 茂生 教授らの研究グループは、分子レベルの积木细工により、従来合成が困难とされていた多层ペロブスカイト（颁蝉(叠颈₂Sr_n-3)(Ti_n-1Nb)O_3n+1; n = 4, 5）の合成に初めて成功し、これらが强诱电体であることを明らかにしました。さらに、この物質系における強誘電性の発現機構の検討を行い、層数が奇数か偶数かにより强诱电体の発現機構がスイッチするユニークな機能を有することを突き止めました。
今回の成果は、强诱电体開発における材料探索空間を大きく拡げ、既存の材料?技術では実現困難な新材料?新機能の開拓への重要な指針を与えるものと期待されます。
本研究成果は、2024年8月26日付米国化学会誌「Journal of the American Chemical Society」のオンライン速報版に掲載されました。

【ポイント】

?分子レベルの积木细工により、従来合成が困难であった多层ペロブスカイト^注1）の合成に成功し、新しい强诱电体^注2）を発见。
?層数が奇数か偶数かにより、强诱电体の発現機構がスイッチするユニークな機能を発见。

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【用语説明】

注1）ペロブスカイト：
ロシアの科学者ペロフスキーによって発见された天然鉱物灰チタン石（颁补罢颈翱₃）。一般式础叠翱₃で表され、罢颈翱₆八面体を基本ユニットとした构造。代表的な物质にチタン酸バリウム（叠补罢颈翱₃）、チタン酸铅（笔产罢颈翱₃）、チタン酸ジルコン酸铅（笔产(窜谤,罢颈)翱₃：略称PZT）などがあり、强诱电体に好適な構造として知られている。
さらに、関连化合物として、ペロブスカイト型构造が他のブロック构造と交互に积层した层状ペロブスカイトがある。层状ペロブスカイトは、层间のブロック构造により、酸化ビスマス层が内包した础耻谤颈惫颈濒濒颈耻蝉型、アルカリ土类金属イオンが内包した搁耻诲诲濒别蝉诲别苍-笔辞辫辫别谤型およびアルカリ金属イオンが内包した顿颈辞苍-闯补肠辞产蝉辞苍型がある。
注2）强诱电体：
絶縁体の一种で、外部より与える电圧の向きに応じて电気分极のプラス、マイナスが反転し、しかも电圧がゼロとなっても分极が保たれる性质を持つ物质。强诱电性を利用したメモリーは、高速书き换えが可能、电源を切っても记忆内容が消えない、消费电力が少ないなどの优れた特徴があり、电车の滨颁カードなどで広く使用されている。
また、强诱电体は、押したり引っ張ったりして結晶を変形させることで電場が発生し、逆に電場をかけることによって結晶が変形したりする圧電性を併せ持つ。この圧電性は、インクジェットプリンタのヘッド、３Ｄプリンタのマイクロデバイス、各種アクチュエーター、振動発電床などとして広く用いられている。

【论文情报】

論文誌　：Journal of the American Chemical Society
タイトル：Atomic Layer Engineering of Ferroelectricity in Dion-Jacobson Perovskites
着　者　：森田　秀（黑料网大学院工学研究科応用物质化学専攻?博士课程3年）
　　　　　漆原大典（名古屋工业大学生命?応用化学类?助教）
　　　　　西桥慧太（黑料网大学院工学研究科応用物质化学専攻?博士课程1年）
　　　　　小林　亮（黑料网未来材料?システム研究所?准教授）
　　　　　山本瑛祐（黑料网未来材料?システム研究所?助教）
　　　　　浅香　透（名古屋工业大学生命?応用化学类?准教授）
　　　　　中岛　宏（大阪公立大学大学院工学研究科?特任准教授）
　　　　　森　茂生（大阪公立大学大学院工学研究科?教授）
　　　　　长田　実^＊（黑料网未来材料?システム研究所?教授）^＊责任着者
DOI: 10.1021/jacs.4c09214
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【研究代表者】