似て非なる分子からなる固溶型分子強誘電体の実現

相似但不同分子组成的固溶体型分子铁电材料的实现

基本信息

批准号：
22H02054
负责人：
綱島亮
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

固溶体は組成で物性を変調でき、無機化合物、ひいては材料科学の醍醐味である。他方、分子の幾何的な特徴は固体の構造や物性と結びつきが強く、固溶度の高い分子ほど物性・構造の組成変化が小さい。つまり、固溶体を用いた材料・物性科学と分子固体の本質は決定的に異なり、本研究ではこの壁を超える新たな分子固溶体とその物性を探究している。具体的には「似て非なる」分子の固溶体を用いて組成と構造の乱れを関連付け、分子運動～強誘電性～の変調・制御を実現する。これを金属フリーなABX3型のペロブスカイト構造で達成し、無機ペロブスカイト型固溶体に取って代わる、次世代強誘電材料を目指した。結晶中の分子は、自身が占める体積を最小に、空間の対称性（空間群）が最高になる様に充填する一般則がある。後者は特に分子結晶に本質的で、形状や対称性の異なる異形分子の固溶化は対称性を下げる。しかし、分子の平均的な構造に着目し、例えば球のような等方的な形状で近似できる「仕掛け」を創り出すことで、無機固溶体に限られていた構造・物性の組成変調、組成相境界の出現など、今までの分子固体で踏み入れられなかった領域を拓くことが期待できる。その仕掛けとして今回、分子の概形が類似で対称性が異なる「似て非なる」分子の組について、対称の相違に基づいた格子中の分子運動に対する影響を理解・制御し、誘電率・キュリー温度・抗電場などの強誘電性の組成制御やPZTのような組成相境界を利用した高パフォーマンス材料の創出を拓くための研究を進めた。2022年度に得た知見として、（１）ペロブスカイト構造をとりうる有機カチオンの選択肢を増やすことに成功した。（２）メカニカルアロイング法による固溶化が可能であることを明らかにした。

实心溶液可以通过组成调节物理特性，并且是无机化合物的亮点，最终是材料科学。另一方面，分子的几何特性与固体的结构和物理特性密切相关，而分子的固体溶解度越高，从而降低了物理性质和结构组成的变化。换句话说，分子固体的性质与使用固体溶液的材料和物理特性不同，这项研究探讨了新的分子固体溶液，这些溶液超出了该壁及其物理特性。具体而言，“相似但不相似”的分子的实心溶液用于将组成和结构障碍联系起来，从而实现了分子运动 - 铁电的调制和控制。这是通过无金属ABX3钙钛矿结构来实现的，旨在创建下一代铁电材料，以取代无机钙钛矿型实心溶液。有一个一般规则认为，晶体中的分子具有自己的体积并填充它们，因此空间的对称性（空间组）最高。后者对于分子晶体尤其重要，并且具有不同形状和对称性的异态分子的凝固会减少对称性。但是，通过关注分子的平均结构并创建可以用球体等形状近似的“设备”，可以预期，他们将能够打开能够通过分子固体逐步进入的区域，直到现在直到现在直到现在，例如结构和物理性质的组成固体固体固体和物质的构图和物理的构图和物理构成的构图和构图。 As a mechanism for this, we have conducted research to understand and control the influence of molecule motion in the lattice based on differences in symmetry for a set of "similar but not similar" molecules with similar outlines and different symmetry, and to open up the creation of high-performance materials that utilize ferroelectric composition control such as dielectric constant, Curie temperature, and electrical field, as well as compositional phase boundaries such as PZT。 2022年获得的发现包括（1）可以采用钙钛矿结构的有机阳离子选项数量的增加。（2）已经揭示了可以通过机械合金实现固体溶液。