平成26年5月7日
東京工業大学
茨城大学
オーストラリア原子力科学技術機構
高輝度光科学研究センター
高エネルギー加速器研究機構
J-PARCセンター
東京工業大学理工学研究科物質科学専攻の八島正知教授、藤井孝太郎助教、茨城大学の石垣徹教授、星川晃範准教授、豪州原子力科学技術機構(ANSTO)のヘスタージェームス(James R. HESTER)博士らの研究グループは、酸化物イオン伝導体(用語1)の新しい構造ファミリーであるネオジム・バリウム・インジウム酸化物「NdBaInO4」(用語2)を発見した。 NdBaInO4の結晶構造(用語3)の決定およびNdBaInO4における酸化物イオンの拡散経路の可視化にも成功した(図1)。
酸化物イオン伝導体は固体酸化物形燃料電池や酸素濃縮器などに使われており、新材料発見はこれら機器の高効率化や新規酸化物イオン伝導体、電子材料の開発を促すと期待される。
NdBaInO4の結晶構造解析にはJ-PARCに設置された茨城県の中性子回折(用語4)装置、豪州ANSTOに設置された中性子回折装置、大型放射光施設SPring-8および高エネルギー加速器研究機構(KEK)放射光科学研究施設(PF)に設置された放射光X線回折(用語5)計を用いた。
図1:NdBaInO4の精密化した結晶構造と酸化物イオン伝導経路。 この構造は(i) A-O (Nd-O)ユニットおよび(ii) (A,A')BO3 (= Nd2/8Ba6/8InO3)ペロブスカイトユニットから成る。 酸化物イオン(O2-)伝導はA-O (Nd-O)ユニットにおいて起こる(図の⇔)。