東工大研究チームら、クロム酸鉛の「価数の謎」解き明かす
―50年来の常識覆し、巨大負熱膨張材料の開発に手掛かり―

【概要】

東京工業大学応用セラミックス研究所の東正樹教授、于潤澤博士研究員、北條元助教らの研究グループは、ペロブスカイト（用語１）型酸化物PbCrO₃（クロム酸鉛）の価数分布が、50年間信じられてきたPb²⁺Cr⁴⁺O₃ではなく、「Pb²⁺_0.5Pb⁴⁺_0.5Cr³⁺O₃」であることを発見した。放射光X線と電子顕微鏡を用いた解析で50年来の謎を解いた。

PbCrO₃は2価の鉛と4価の鉛が長距離秩序（用語２）を持たず、乱雑に存在する｢電荷グラス｣という状態を持つ。また、圧力下ではPb⁴⁺とCr³⁺の間で電荷の移動が起こり、10%もの体積収縮を伴ってPb²⁺Cr⁴⁺O₃へと変化することも突き止めた。同様の変化を示すBiNiO₃（ビスマス・ニッケル酸化物）は、改質することで巨大な負熱膨張（用語３）を示すため、PbCrO₃を元にした巨大負熱膨張材料の開発も期待される。

同研究グループは東工大チームのほか、日本原子力研究開発機構の綿貫徹研究主幹、安居院あかね研究主幹、町田晃彦研究主幹、高輝度光科学研究センターの水牧仁一朗副主幹研究員、早稲田大学の溝川貴司教授、中央大学の岡研吾助教、学習院大学の森大輔助教、稲熊宜之教授で構成されるのに加え、東京大学、産業技術総合研究所、米国オークリッジ国立研究所、独国マックスプランク研究所、独国ユーリッヒ研究所が参画した。

研究成果は米国化学会誌「Journal of the American Chemical Society」オンライン版に掲載された。