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| 名前 | |
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| IUPAC名
チタン酸ジスプロシウム
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| プロパティ | |
| ダイ2O7チタン2 | |
| モル質量 | 532.727 グラムモル−1 |
| 密度 | 6.8 g/cm3 [ 1] |
| 構造[1] | |
| パイロクロア | |
| Fd 3 m、cF88、No. 227 | |
a = 1.0136 nm
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数式単位( Z )
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8 |
| 関連化合物 | |
その他の陽イオン
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チタン酸ホルミウム |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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チタン酸ジスプロシウム（Dy 2 Ti 2 O 7または Dy 2 TiO 5）は無機化合物、特にチタン酸塩族のセラミックです。この化合物には、異なる特性を持つ2つの一般的な相、Dy 2 Ti 2 O 7と Dy 2 TiO 5が存在します。チタン酸ジスプロシウムは、原子力産業全体で、原子核制御棒や核廃棄物のホストとして広く使用されています。[2] [3]
歴史
チタン酸ジスプロシウムは、1997年にチタン酸ホルミウム（Ho 2 Ti 2 O 7 ）とともにスピンアイスであることが発見された最初の物質の一つでした。 [4]これらの物質の存在は1935年にライナス・ポーリングによって予測されていましたが、中性子散乱実験により、チタン酸ホルミウムがモデルを満たしていたため、その存在が確認されました。[5]
スピンアイスとして発見されて以来、チタン酸ジスプロシウムはパイロクロア格子から生じる磁気フラストレーションのため、研究の焦点であり続けています。2009年には、中性子散乱実験により、低温・高磁場で磁気単極子に似た準粒子が観測されました。 [6]この研究では、チタン酸ジスプロシウムにディラック弦が存在し、低温で単極子特性が存在することが実証されました。[7]
構造
Dy 2 Ti 2 O 7相は立方晶パイロクロア構造を示し、Dy 3+イオンが角を共有する四面体のネットワークを形成します。[4] [8]高エネルギーイオンからの放射線の存在下での構造変化に耐える能力が特徴です。[9]
Dy 2 Ti 2 O 7 は、パイロクロアにランタニド原子を追加することで「詰め込み」、Dy 2 TiO 5 を生成することができます。 [10]この場合、Dy 3+は酸素と 5 配位し、Dy 2 TiO 5相で斜方晶構造を生成します。この相は中性子吸収断面積も大きく、さまざまな核応用に適しています。[3]ただし、中性子回折を使用してこの化合物を特性評価する際には困難が生じる可能性があります。[11]
合成
チタン酸ジスプロシウムは、様々な方法で合成することができます。従来の合成法では、冷却されたるつぼ内でジスプロシウム酸化物とチタン酸を高周波誘導溶解します。また、ゾルゲル合成法も、粉末状の化合物を製造する方法として利用されてきました。最近の開発では、アナターゼとジスプロシウム酸化物を試薬として用いてチタン酸ジスプロシウムナノパウダーを製造する機械化学プロセスが実現可能であることが示されています。[12] [13]
用途と応用
チタン酸ジスプロシウムは、様々な特性から原子力産業において望ましい材料となっている。この化合物は、中性子吸収断面積が大きく、熱膨張率が低く、熱容量が高く、耐放射線性が高く、融点が高い[14] [15]など、原子炉の制御棒に使用するのに適した材料である。[2] [13]
具体的には、この材料はVVER-1000型原子炉などの産業用熱中性子炉の制御棒に使用されています。[16]
参考文献
- ^ ab Dolgikh VA, Lavat EA (1991). 「パイロクロア構造を持つ新しい酸化物窒化物の製造」. Russ. J. Inorg. Chem . 36 : 1389–1392.
- ^ ab Sherrod, Roman; O'Quinn, Eric C.; Gussev, Igor M.; Overstreet, Cale; Neuefeind, Joerg; Lang, Maik K. (2021-04-16). 「照射されたチタン酸ジスプロシウムの短距離秩序の比較」npj Materials Degradation . 5 (1): 1–7. doi :10.1038/s41529-021-00165-6. ISSN 2397-2106.
- ^ ab Risovany, VD; Varlashova, EE; Suslov, DN (2000). 「制御棒用吸収材としてのチタン酸ジスプロシウム」Journal of Nuclear Materials . 281 (1): 84–89. Bibcode :2000JNuM..281...84R. doi :10.1016/S0022-3115(00)00129-X.
- ^ ab Gardner, Jason S. (2010). 「磁性パイロクロア酸化物」.現代物理学レビュー. 82 (1): 53–107. doi :10.1103/RevModPhys.82.53.
- ^ Harris, MJ (1997). 「強磁性パイロクロア Ho2Ti2O7 における幾何学的フラストレーション」. Physical Review Letters . 79 (13): 2554–2557. doi :10.1103/PhysRevLett.79.2554.
- ^ 「本物の磁石で初めて磁気単極子を検出」Science Daily 2009-09-04 . 2009-09-04閲覧。
- ^ Morris, DJP; Tennant, DA; Grigera, SA; Klemke, B.; Castelnovo, C.; Moessner, R.; Czternasty, C.; Meissner, M.; Rule, KC; Hoffmann, J.-U.; Kiefer, K.; Gerischer, S.; Slobinsky, D.; Perry, RS (2009-10-16). 「スピンアイス Dy2Ti2O7 におけるディラック弦と磁気単極子」. Science . 326 (5951): 411–414. doi :10.1126/science.1178868.
- ^ Scharffe, S.; Kolland, G.; Valldor, M.; Cho, V.; Welter, JF; Lorenz, T. (2015-06-01). 「スピンアイス材料 Ho2Ti2O7 および Dy2Ti2O7 の熱輸送」。Journal of Magnetism and Magnetic Materials。第 6 回モスクワ国際磁性シンポジウム (MISM-2014) からの選抜論文。383 : 83–87. doi :10.1016/j.jmmm.2014.11.015. ISSN 0304-8853.
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