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• チタン酸バリウムとビスマスフェライトを固溶させて合成した非铅系圧电セラミックス材料がこれまで明らかになっていない新しい物理的起源により优れた强诱电性と圧电性を示すことを発见。
• 一见して立方晶に见える结晶において、ビスマスイオンに原子配置に関する构造乱れがあり、それらが强诱电性を示すナノドメインとなることを放射光齿线回折実験と透过型电子顕微镜観察で解明。
• 电场印加するとナノドメイン内のビスマスイオンを整列させることできることから、分极を担うナノドメインを导入し、それらを电场下で再配列させるという新しい概念による圧电材料の设计指针を提案した研究成果。

　広岛大学大学院先进理工系科学研究科のキム·サンウク助教、黒岩芳弘教授、九州大学大学院工学研究院の大学院生宫内隆辉氏(研究当时)、佐藤幸生准教授、山梨大学大学院総合研究部の研究员ナム·ヒョンウク博士、藤井一郎准教授、上野慎太郎准教授、和田智志教授からなる共同研究グループは、优れた强诱电性（※１）と圧电性（※２）をもつ非铅系圧电セラミックス材料の合成に成功しました。スマートフォンや自动车などの电子机器に用いられている圧电素子には、长年にわたり铅を含む圧电材料が使用されてきました。今回、合成に成功した材料は铅を含まないために、环境にやさしい圧电材料として期待できます。厂笔谤颈苍驳-8（※３）での放射光Ｘ线回折実験（厂搁-齿搁顿）と高分解能透过型电子顕微镜観察（罢贰惭）により铅を含まなくても优れた圧电特性が得られる新しいメカニズムを解明しました。
　强诱电性を示す圧电材料の圧电特性は、结晶の単位构造由来の本质的寄与と强诱电分域（ドメイン）等由来の非本质的寄与により発现します。一般に、本质的な寄与分を除いたすべての寄与分が一括りに非本质的な寄与によるものと考えられてきました。
　チタン酸バリウム(BaTiO3：BT)とビスマスフェライト(BiFeO3：BF) を固溶させてセラミックスを合成したところ、特定化学組成で立方晶に見えるにもかかわらず、優れた強誘電性を示すことを発見しました。 また、従来の鉛を含むチタン酸ジルコン酸鉛（Pb(Zr,Ti)O3：PZT）に匹敵する圧電性を示すことも発見しました。
　電場印加下での構造解析の結果、ペロブスカイト型構造のAサイトを占めるバリウム（Ba）イオンとビスマス（Bi）イオンのうち、Biイオンが理想的な原子位置を占めるBaイオンの位置から少しずれた乱れた原子位置を占め、局所的に強誘電性を示すナノドメインを形成することを明らかにしました。 このナノドメインは、電場を印加することで電場方向に整列させることが可能です。このように、非本質的な寄与の一つとしてナノドメインからの寄与というものがあり、この寄与の分を大きくすることで鉛を含まなくても優れた特性をもつ圧電材料をデザインすることができるという新しい材料設計の指針を示しました。
　本研究成果は材料分野で著名な国際誌である「Advanced Materials」のオンライン版に2023年2月6日付で掲載されました。

（※１）强诱电性
物质に外部から电场を印加しなくても、物质内で电気的にプラスとマイナスに分极したミクロな双极子が整列しており、双极子の方向を电场によって変化できる性质のこと。强诱电性をもつものは圧电性ももつ。
（※２）圧电性
物质に外部から応力を加えると、分极する性质。そのような物质は、逆に、外部から电场を印加すると変形する逆圧电性も示す。これらの现象をまとめて圧电性ということもある。圧电材料は、电気的エネルギーを机械的エネルギーに可逆的に変换できる。圧电性をもつものは、必ずしも强诱电性をもつとは限らない。
（※３）大型放射光実験施设厂笔谤颈苍驳-8
播磨科学公园都市内に位置する大型放射光施设。波长の短い高エネルギーＸ线を用いた高精度の回折実験が可能なため、今回のようなＸ线の吸収の大きなビスマスイオンとＸ线の散乱能の低い酸素イオンを同时に含むような物质でも精密に构造解析することができる。

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タイトル：
掲載誌：Advanced Materials
著者：*Kim Sangwook?、 宮内隆輝?、 佐藤幸生?、Nam Hyunwook?、藤井一郎?、上野慎太郎?、黒岩芳弘?、和田智志?　（* 責任著者）
1 広島大学大学院先進理工系科学研究科
2 九州大学大学院工学研究院
3 山梨大学大学院総合研究部
DOI:10.1002/adma.202208717