また,クーパー対は一般的な銅酸化物超伝導と同じ構造を取る事も分かりました (図1 右側). より詳しい解析の結果,この強い相互作用こそが超伝導 T c を抑制している主な原因であることが分かりました. 相互作用が強くなるほどクーパー対を作る引力は強くなりますが,あまりにも相互作用が強すぎる場合は電子の運動自体が阻害されるため,総合的には超伝導発現にとって有利ではなくなり, T c が低下します. この事を概念的に表したものが 図4 です. 多くの銅酸化物超伝導体では相互作用の強さが T c をおよそ最大化する領域にあると考えられており,今回のニッケル酸化物とは大きく状況が異なっている事が分かります. 図3 超伝導 T c の相対的指数λの温度依存性. 同一温度で比較したλの値が大きい程 T c が高い. 酸化亜鉛でスピン軌道相互作用と電子相関の共存を実証 | 理化学研究所. 相互作用の強度の大きな差は,主に銅元素(2+)とニッケル元素(1+)の価数の差に起因すると考えられます. 銅酸化物超伝導体では銅の d 電子と酸素の p 電子 の軌道が強く混成しています. 一般に d 電子は原子からのポテンシャルに強く束縛され,それ故電子同士の有効的な相互作用が元来強いですが,酸素の p 電子の軌道と混ざって「薄まることで」有効的な相互作用の値はかなり小さくなります. しかし,ニッケル酸化物ではニッケル元素が1+価である故に d 電子と p 電子のエネルギーポテンシャルが大きく異なるため混成が弱く,薄まる効果が弱いので相互作用は大きくなります. この効果が1価のニッケル酸化物では高温では超伝導になりにくい原因であると考えられます. 図4 電子間相互作用と T c の関係の概念図 今回の研究で得られた知見は,ニッケル酸化物の T c を向上させる目的に利用できます. 例えば,i)超伝導にとって最適な有効的相互作用の大きさを得るためにニッケルと酸素の混成度合いが大きくなる結晶構造を考案する ii)ニッケル酸化物の結晶に圧力をかける事で電子がより自由に動き回れるように仕向ける,などの改善案が考えられます. また,本研究で用いた手法は結晶構造のデータ以外の実験的パラメータが不要であるため,超伝導が観測されていない物質の超伝導発現の可能性をシミュレーションで評価することもできます. 例えば,今回の計算手法を結晶構造のデータベース上にある物質に系統的に適用するシステムを開発することで,新たな超伝導物質を予言することも期待できます.
PbFeO 3 の結晶構造と、走査透過電子顕微鏡像の比較。Pb 2+ のみの層と、Pb 2+ とPb 4+ が1:3の層2枚が交互に積み重なるため、後者に挟まれたFe1と、前者と後者の間のFe2が存在する。また、静電反発のため、Pb 4+ を含むPb-O層間の間隔が広くなっている。 図2. 硬X線光電子分光実験の結果と、決定したPbイオンの平均価数。PbFeO 3 ではPb 2+ とPb 4+ が1:1で存在し、平均価数が3価であることがわかる。 図3. 第一原理計算によるスピン再配列の機構解明。熱膨張で結晶格子が歪むことで、2種類の鉄イオンの磁気異方性の強さが変化して、スピンの方向が変化することがわかる。格子歪みは収縮を正に定義している。 今後の展開 PbFeO 3 がPb 2+ 0. 5 Pb4+ 0.
こ んにちは受験化学コーチわたなべです。 今日は質問をしていただいたので、 それに関して答える記事を 書いていこうと思います。 今日の内容は 本当によく訳が分からなくなります。 受験生がよくごちゃごちゃにしちゃってる 内容で、 きっちりどう違うか? なぜ違うか? 金属微粒子触媒の構造、電子状態、反応： 複雑・複合系理論化学の最前線 | 分子科学研究所. を説明出来ない人が多いのです。 そういう人は以下のようなところで 詰まっている傾向があります。 ①「 強酸性物質が強酸化力を持っていたりする。 」 ②「 イオン化傾向の表に並べて書かれている 」 ③「 塩素と次亜塩素酸の反応で混乱する 」 ①の理由に関しては、 熱濃硫酸が強酸でありながら 強酸化力を持つなどの理由で 頭の中が混乱するのだと思います。 ②は金属のイオン化傾向のよくある表 この表の酸との反応のところで 酸化力のある酸には溶けると書いてあり、 強酸とはどう違うのか? ということが疑問に思うと思います。 ③は、質問してくださった方から 画像をお借りします。 なので、今日はこの "強酸性"と"強酸化力" についての違いを解説していきます。 定義の違い この2つには定義があります。 酸・塩基 酸・塩基の定義には2つの定義があります。 今回は酸化還元とあわせるために、 ブレンステッドの定義を 考えます。 こちらの動画は、 酸塩基の定義を講義しています。 ブレンステッドの定義によると、 『 酸は塩基に対して水素イオンを投げる 』 と決められています。 酸化還元 酸化還元の定義はよく表で表されます。 この表が全てで、 中学校までは酸素と化合で習ってきましたが、 高校になると、 水素と電子で定義されます。 そして、この動画でも解説している ように、最も重要な定義が 『 還元剤が酸化剤に電子を投げる 』 です。 強酸性と強酸化力がかぶる? 定義を見たら全然違うように 見えます。 ですが、 この2つを混乱させるのは、 ある物質のせいです。 強酸性をもちつつ、 強酸化剤として働くものが あるからです。 その罪深き物質が、 『 熱濃硫酸 』 と 『 硝酸 』 熱濃硫酸 濃硫酸は、弱酸ですが、実際H + を投げる力はスゴいです。濃硫酸を加熱したもので、濃硫酸は本当はH + を投げる力は強いが、投げる相手がいないのですが、水が少ないから弱酸という扱いです。 だから熱濃硫酸は 『 強酸 』の力を持っています。 普通の濃硫酸にはない、 加熱したときだけ持つ、 『 強酸化力 』 これの真相は何なのでしょうか?濃硫酸が持つ酸化力では無いのか?
【酸化剤】強い順に並べよ問題の解き方 酸化力の強弱の決め方 酸化還元 コツ化学基礎 - YouTube
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