東京工業大學理學院化學系研究生矢口寬（研究當時）、八島正知教授等人組成的研究團隊發表研究成果稱，在200℃以下的低溫區域，發現了氧化物離子傳導性超過以往材料的酰氯新材料。另外，研究團隊還闡明瞭在氧化物離子傳導性較高的高溫下，晶體呈現的結構和氧化物離子的擴散路徑。此外，透過第一性原理分子動力學模擬，揭示了這種新材料的氧化物離子傳導機制。由此發現，由於氧化物離子透過間隙氧位和晶格氧位從準間隙晶格進行二維擴散，從而使新材料表現出了高離子傳導性。另外，研究團隊還發現這種新氧化物的離子傳導體在廣泛的氧分壓範圍内具有恆定的電導率、電子傳導不會降低發電效率，且化學性質非常穩定的特點。
圖1.（a）空艙機制及（b）準間隙晶格引起的氧化物離子擴散機制（供圖：東京工業大學、© Wiley、作者等（2023））
圖2. 400℃下LaBi1.9Te0.1O4.05Cl的（a）晶體結構和（b）中子散射長度密度分布及其等值面和晶體結構（供圖：東京工業大學、© Wiley、作者等（2023））
本次研究實施的準間隙晶格所引發的含鉍高氧化物離子傳導，不同於以往的含鉍高離子傳導體，爲氧化物離子傳導體提供了一種新的設計方針，有望應用於各種新材料的開發。另外，透過實施低溫區域的高離子傳導和高穩定性，還有望推動在低溫下工作的固態氧化物燃料電池等高性能電化學器件的開發。該研究成果已刊登在《Advanced Functional Materials》電子版上。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌: Advanced Functional Materials Vol.33, 2214082 (2023)
論文：High Oxide-ion Conductivity through the Interstitial Oxygen Site in Sillén Oxychlorides
DOI：10.1002/adfm.202214082
