pブロック元素の孤立電子対による非対称な配位多面体を活用した誘電材料の開拓

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対称中心を持たない結晶構造（非対称中心構造）を持つ物質は，強誘電性，圧電性，非線形光学特性やマルチフェロイックなどの特有の物理的物性を発現する可能性を秘めているため，結晶構造における対称中心の有無は新規機能材料の合成の指針として大変重要である。本研究では，孤立電子対を有する三価のアンチモンやビスマスのpブロック元素と配位子が形成する配位多面体の非対称性に着目した物質の合成および誘電性に関する物性の発現・解明を目指す。本年度は、室温で対称中心を持たないCo3Sb4O6F6のSbをBiで置換したCo3(Sb1-xBix)4O6F6、およびCoをNi、Fe、Znで置換したA3Sb4O6F6(A=Ni, Fe, Zn)を水熱合成で合成し、その結晶構造について調べた。Biを置換した系では、Co3Sb4O6F6で誘電率の異常を伴う構造相転移の温度がBiの置換量増加に伴い、上昇することが分かった。加えて、相転移後の結晶構造も、CoSb4O6F6とは異なる結晶構造であることが示唆された。さらに、A=Zn、Feにおいても低温で構造相転移が生じることが分かった。現在、回折データを用いた結晶構造解析を行い、結晶構造の情報から、相転移前後のSbやBiが形成する多面体の変化について調べている。今後は、誘電率測定の結果および放射光回折データから得た結晶構造の情報を比較することで、SbやBiが誘電特性に与える影響について明らかにしていく。