Loading article…
| ペロブスカイト | |
|---|---|
 マトリックス上のペロブスカイトの結晶 サイズ: 2.3 cm × 2.1 cm × 2.0 cm (0.9 インチ × 0.8 インチ × 0.8 インチ) | |
| 一般的な | |
| カテゴリ | 酸化鉱物 |
| 式 （繰り返し単位） | チタン酸カルシウム |
| IMAシンボル | プライベート[1] |
| ストルンツ分類 | 4.CC.30 |
| 結晶系 | 斜方晶系 |
| クリスタルクラス | 双錐体（mmm） HM記号：（2/m 2/m 2/m） |
| 空間群 | PBNM |
| 識別 | |
| 式量 | 135.96グラム/モル |
| 色 | 黒、赤褐色、淡黄色、黄橙色 |
| クリスタル習慣 | 擬似立方晶 - 結晶は立方体の輪郭を示す |
| 姉妹都市 | 複雑な貫通双子 |
| 胸の谷間 | [100] 良い、[010] 良い、[001] 良い |
| 骨折 | 貝殻状 |
| モース 硬度 | 5.0～5.5 |
| 光沢 | アダマンタイトから金属質、鈍い場合もある |
| 連勝 | 灰白色 |
| 透けて見える | 透明から不透明へ |
| 比重 | 3.98–4.26 |
| 光学特性 | 二軸（+） |
| 屈折率 | n α = 2.3、n β = 2.34、n γ = 2.38 |
| その他の特徴 | 非放射性、非磁性 |
| 参考文献 | [2] [3] [4] [5] |
ペロブスカイト（発音：/ p ə ˈ r ɒ v s k aɪ t /）は、チタン酸カルシウム（化学式Ca Ti O 3 ）からなるチタン酸カルシウム鉱物です。その名前は、 CaTiO 3と同じタイプの結晶構造を持つ化合物のクラスにも適用され、ペロブスカイト構造として知られ、一般化学式A 2+ B 4+ (X 2− ) 3を持ちます。[6]多くの異なる陽イオンをこの構造に埋め込むことができるため、多様な工学材料の開発が可能になります。[7]
歴史
この鉱物は1839年にロシアのウラル山脈でグスタフ・ローズによって発見され、ロシアの鉱物学者レフ・ペロフスキー（1792-1856）にちなんで命名されました。[3]ペロブスカイトの注目すべき結晶構造は、1926年にヴィクター・ゴールドシュミットが許容係数に関する研究で初めて説明しました。 [8]結晶構造はその後、1945年にヘレン・ディック・メガウによってチタン酸バリウムのX線回折データから発表されました。[9]
発生
地球のマントルで発見されたペロブスカイトは、ヒビナ山塊では長石との共生関係が不安定なため、シリカが飽和していない超塩基性岩石と葉緑素岩に限られています。ペロブスカイトは、岩石を形成するケイ酸塩の隙間を埋める小さな下面から下面の結晶として存在します。 [10]
ペロブスカイトは、米国アーカンソー州マグネットコーブの接触 炭酸塩 スカルン、ベスビオ山から噴出した石灰岩の変質ブロック、ウラル山脈とスイスの緑泥石と滑石片岩に見られる[11]。また、アルカリ性および塩基性火成岩、霞石閃長岩、メリリタイト、キンバーライト、稀に炭酸塩岩の副鉱物としても見られる。ペロブスカイトは、いくつかのコンドライト隕石に見られるCa-Alに富む包有物によく見られる鉱物である。[4]
火成岩中のペロブスカイトの安定性は、スフェーンとの反応関係によって制限される。火山岩ではペロブスカイトとスフェーンが一緒に見つかることはなく、唯一の例外はカメルーン産のエティンダイトである。[12]
化学式(Ca,Ce,Na)(Ti,Fe)O 3で表される希土類元素を含む変種のノパイトは、スウェーデンのコラ半島とアルノ近郊のアルカリ貫入岩中に発見されている。ニオブを含む変種のダイサナライトは、ドイツのカイザーシュトゥール、シェリンゲン近郊のカーボナタイト中に発見されている。[11] [13]
恒星と褐色矮星
恒星や褐色矮星では、ペロブスカイト粒子の形成が光球の酸化チタンの枯渇の原因となっている。低温の恒星ではスペクトルにTiOの優勢な帯がある。恒星や褐色矮星の温度がさらに下がると、さらに質量が小さいためCaTiO 3が形成され、2000 K以下の温度ではTiOは検出されない。TiOの存在は、冷たいM型矮星とより冷たいL型矮星の間の遷移を定義するために使用される。[14] [15]
物理的特性
_crystallographic_standard_alignment.png/500px-Perovskite_crystal_structure_(Yamanaka-Hirai-Komatsu_2002)_crystallographic_standard_alignment.png)
同名のペロブスカイトCaTiO 3はPbnm空間群（No. 62）で結晶化し、格子定数はa = 5.39Å 、 b = 5.45Å、c = 7.65Åです。[16]
ペロブスカイトは、一般式ABO 3のほぼ立方構造を持っています。この構造では、格子の中心にある A サイトイオンは通常、アルカリ土類元素または希土類元素です。格子の角にある B サイトイオンは、3d、4d、および 5d遷移金属元素です。A サイト陽イオンは陰イオンと 12 配位にあり、B サイト陽イオンは 6 配位にあります。ゴールドシュミット許容係数tが 0.75 ～ 1.0 の範囲であれば、多くの金属元素がペロブスカイト構造で安定します。 [17]
ここで、R A、R B、R OはそれぞれAサイト元素とBサイト元素、酸素のイオン半径である。ペロブスカイトの安定性は、許容度と八面体因子で特徴付けることができる。条件が満たされない場合は、エッジ共有または面共有八面体、またはより低いBサイト配位の層状構造が好ましい。これらは良い構造的境界であるが、経験的予測ではない。[18]
ペロブスカイトは、亜金属光沢から金属 光沢、無色の縞、立方体のような構造、不完全な劈開、脆い靭性を持つ。色は黒、茶、灰色、オレンジから黄色まで。ペロブスカイト結晶は立方晶系の結晶形態を示しているように見えるが、多くの場合は擬立方晶であり、実際にはCaTiO 3の場合のように斜方晶系で結晶化する（ Aサイトのストロンチウム陽イオンが大きいチタン酸ストロンチウムは立方晶系である）。ペロブスカイト結晶は方鉛鉱と間違われることがあるが、方鉛鉱の方が金属光沢が強く、密度が高く、劈開が完全で、真の立方晶系対称性を持つ。[19]
ペロブスカイト誘導体
二重ペロブスカイト
二重ペロブスカイトの化学式はA'A"B'B"O 6で、B サイトの半分が B ′ に置き換えられています。ここで、A はアルカリ金属または希土類金属、B は遷移金属です。陽イオンの配置は、電荷、配位構造、および A 陽イオンと B 陽イオンの半径の比によって異なります。B 陽イオンと B ′ 陽イオンは、異なる配列スキームをもたらします。これらの配列スキームは、岩塩、柱状、および層状構造です。[20] 岩塩は、B 多面体と B' 多面体が交互に並んだ 3 次元の市松模様です。この構造は、B サイトが異なる価数状態を持つため、静電的観点から最も一般的です。柱状の配列は、[111] 方向から見た B 陽イオン多面体のシートとして見ることができます。層状構造は、B ′多面体と B 多面体のシートとして見られます。
低次元ペロブスカイト
3Dペロブスカイトは、Aサイトの陽イオンが小さい場合に形成され、 BX 6八面体の角を共有できます。2Dペロブスカイトは、Aサイトの陽イオンが大きい場合に形成され、八面体シートが形成されます。1Dペロブスカイトでは、八面体のチェーンが形成されます[21] が、0Dペロブスカイトでは、個々の八面体は互いに分離されています。1Dおよび0Dペロブスカイトはどちらも量子閉じ込めにつながり[22]、鉛フリーペロブスカイト太陽電池材料として研究されています。[23]
参照
参考文献
- ^ Warr, LN (2021). 「IMA–CNMNC承認鉱物記号」. Mineralogical Magazine . 85 (3): 291–320. Bibcode :2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616.
- ^ 「プレニット（プレナイト）」. Mineralienatlas.de。
- ^ ab 「ペロブスカイト」。Webmineral。
- ^ ab アンソニー、ジョン W.、ビドー、リチャード A.、ブラッド、ケネス W.、ニコルズ、モンテ C. (編)。「ペロブスカイト」(PDF)。鉱物学ハンドブック。バージニア州シャンティリー: アメリカ鉱物学会。
- ^ 井上直樹、鄒燕輝 (2006)。「ペロブスカイト型リチウムイオン伝導体の物理的性質」(PDF) 。佐久間隆、高橋晴之 (編)。固体イオニクスの物理学。研究のしるべ。pp. 247–269。ISBN 978-81-308-0070-7。
- ^ Wenk, Hans-Rudolf; Bulakh, Andrei (2004). 鉱物：その構成と起源。ニューヨーク：ケンブリッジ大学出版局。p. 413。ISBN 978-0-521-52958-7。
- ^ Szuromi, Phillip; Grocholski, Brent (2017). 「天然および人工ペロブスカイト」. Science . 358 (6364): 732–733. Bibcode :2017Sci...358..732S. doi : 10.1126/science.358.6364.732 . PMID 29123058.
- ^ ゴルシュミット、VM (1926)。 「水晶化学の死」。Die Naturwissenschaften。14 (21): 477–485。ビブコード:1926NW....14....477G。土井：10.1007/BF01507527。S2CID 33792511。
- ^ Megaw, Helen (1945). 「チタン酸バリウムの結晶構造」. Nature . 155 (3938): 484–485. Bibcode :1945Natur.155..484.. doi :10.1038/155484b0. S2CID 4096136.
- ^ Chakhmouradian, Anton R.; Mitchell, Roger H. (1998). 「ロシア、コラ半島、ヒビナ複合体産のペロブスカイトグループ鉱物の組成変化」(PDF) . The Canadian Mineralogist . 36 : 953–969.
- ^ ab パラッシュ、チャールズ、ハリー・バーマン、クリフォード・フロンデル、1944年、「ダナの鉱物学体系第1巻」、ワイリー、第7版、p. 733
- ^ Veksler, IV; Teptelev, MP (1990). 「アルカリマグマ中のペロブスカイト型鉱物の結晶化と濃縮の条件」Lithos . 26 (1): 177–189. Bibcode :1990Litho..26..177V. doi :10.1016/0024-4937(90)90047-5.
- ^ ディア、ウィリアム・アレクサンダー、ハウィー、ロバート・アンドリュー、ザスマン、J. (1992)。岩石形成鉱物入門。ロングマン・サイエンティフィック・テクニカル。ISBN 978-0-582-30094-1。
- ^ Allard, France; Hauschildt, Peter H.; Alexander, David R.; Tamanai, Akemi; Schweitzer, Andreas (2001 年 7 月). 「褐色矮星モデル大気におけるダストの制限効果」. Astrophysical Journal . 556 (1): 357–372. arXiv : astro-ph/0104256 . Bibcode :2001ApJ...556..357A. doi :10.1086/321547. ISSN 0004-637X. S2CID 14944231.
- ^ カークパトリック、J. デイビー; アラード、フランス; ビダ、トム; ズッカーマン、ベン; ベックリン、EE; シャブリエ、ジル; バラッフェ、イザベル (1999 年 7 月)。「褐色矮星 GD 165B の改良された光学スペクトルと新しいモデル FITS」。アストロフィジカル ジャーナル。519 ( 2): 834–843。Bibcode : 1999ApJ ...519..834K。doi : 10.1086/ 307380。ISSN 0004-637X 。
- ^ Buttner, RH; Maslen, EN (1992-10-01). 「CaTiO3 の電子差密度と構造パラメータ」. Acta Crystallographica Section B: Structural Science . 48 (5): 644–649. Bibcode :1992AcCrB..48..644B. doi :10.1107/S0108768192004592. ISSN 0108-7681.
- ^ Peña, MA; Fierro, JL (2001). 「ペロブスカイト酸化物の化学構造と性能」(PDF) . Chemical Reviews . 101 (7): 1981–2017. doi :10.1021/cr980129f. PMID 11710238.[永久リンク切れ ]
- ^ Filip, Marina; Giustino, Feliciano (2018). 「ペロブスカイトの幾何学的青写真」。 米国科学アカデミー紀要。115 (21): 5397–5402。arXiv : 1805.08250。Bibcode : 2018PNAS..115.5397F。doi : 10.1073 / pnas.1719179115。PMC 6003477。PMID 29735683 。
- ^ ルクソバ、ヤナ;シュルコバ、ペトラ。トロイの木馬、M. (2008)。 「ペロブスカイトの研究」(PDF)。熱分析および熱量測定のジャーナル。93 (3): 823–827。土井：10.1007/s10973-008-9329-z。S2CID 97682597。[永久リンク切れ ]
- ^ Saha-Dasgupta, Tanusri (2001). 「3dおよび4d/5d遷移金属を含む二重ペロブスカイト：有望な化合物」. Materials Research Express . 101 (7): 1981–2017. doi : 10.1088/2053-1591/ab6293 . S2CID 214470882.
- ^ Trifiletti, Vanira (2021). 「準ゼロ次元ハライドペロブスカイト誘導体：合成、現状、機会」。Frontiers in Electronics . 2 . doi : 10.3389/felec.2021.758603 . hdl : 10281/352629 .
- ^ Zhang, Zhipeng (2021). 「金属ハライドペロブスカイト/2D材料ヘテロ構造：合成と応用」. Materials Research Express . 5 (4): e2000937. doi :10.1002/smtd.202000937. PMID 34927847. S2CID 234172920.
- ^ Gao, Yuting (2021). 「鉛フリーハロゲン化物ペロブスカイト：構造と特性の関係および発光デバイスと放射線検出器への応用のレビュー」。Journal of Materials Chemistry A . 9 (20): 11931–11943. doi :10.1039/d1ta01737c. S2CID 236391984.
外部リンク
- ブリタニカ百科事典（第11版）。1911年。
ウィキメディア・コモンズのペロブスカイト関連メディア