ポイント
- ペロブスカイト型酸化物ニッケル酸ビスマスの特異な温度圧力変化を解明。
- 低温で加圧すると、Ｂｉ３＋とＢｉ５＋の秩序配列が消失し、非晶質化することを発見。
- 温めると縮む、新しい負熱膨張材料の開発につながると期待。
東京科学大学（Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｏｋｙｏ） 総合研究院の西久保 匠 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、国立台湾大学の陳 威廷 博士、英国エジンバラ大学のポール・アットフィールド 教授らの研究グループは、Ｂｉ３＋０．５Ｂｉ５＋０．５Ｎｉ２＋Ｏ３という電荷分布を持つペロブスカイト型酸化物ニッケル酸ビスマス（ＢｉＮｉＯ３）を低温で加圧すると、電荷非晶質（電荷グラス。Ｂｉイオンの並び方に秩序がなくなり、ランダムに存在する）状態になる、特異な温度圧力変化を示すことを明らかにしました。
ペロブスカイト酸化物は強誘電性や圧電性などの多彩な機能を持つことが注目されています。その一種であるＢｉＮｉＯ３は、高温・高圧環境で相転移し、負熱膨張をすることが知られており、低温・高圧環境でも新たな電子相が出現すると予想されていました。
本研究では、ＢｉＮｉＯ３を２５０ケルビン以下の低温で圧縮すると、Ｂｉ３＋とＢｉ５＋の秩序配列が消失して電荷グラス状態になり、さらにこの電荷グラス相を昇温すると負熱膨張することが明らかになりました。ＢｉＮｉＯ３のＮｉを一部Ｆｅで置換したＢｉＮｉ１－ｘＦｅｘＯ３は負熱膨張材料として活用されています。今回の電荷グラス相でも同じような負熱膨張が確認されたことから、新しい負熱膨張材料の開発が期待されます。
本研究成果は、２０２５年３月５日（現地時間）付の「Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」に掲載されます。
本研究の一部は、ＪＳＴ－ＣＲＥＳＴ「非晶質前駆体を用いた高機能性ペロブスカイト関連化合物の開発」（研究代表者：東 正樹 東京科学大学 教授、課題番号ＪＰＭＪＣＲ２２Ｏ１）、神奈川県立産業技術総合研究所 実用化実証事業「次世代半導体用エコマテリアルグループ」（グループリーダー：東 正樹 東京科学大学 教授）、日本学術振興会 科学研究費助成事業（課題番号１７１０５００２、１８３５００９７、２２２４４０４４、ＪＰ１８Ｈ０５２０８、ＪＰ１９Ｈ０５６２５、ＪＰ２２ＫＫ００７５、ＪＰ２４Ｈ００３７４）、東京科学大学 総合研究院 フロンティア材料研究所 共同利用研究の支援のもと実施されました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（１．８ＭＢ）
＜論文タイトル＞
- “Pressure-Induced Charge Amorphisation in BiNiO3”
- ＤＯＩ：10.1038/s41467-025-57247-1
＜お問い合わせ先＞
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