化学物理学：塩水中での電場センサーとしてのニッケル酸ペロブスカイト

導電性の水媒体などの過酷な環境で機能する材料の設計は、エネルギー、海洋モニタリング、生物学的応用など、さまざまな技術分野の関心を広く集める課題である。主な課題は、材料が周囲の環境と動的に相互作用しても、その安定性と形態が維持されるようにすることである。集団的な相転移を通して穏やかな刺激に応答し、信号を増幅する材料は、センシングに新たな道を開く可能性がある。今回我々は、ペロブスカイト構造のニッケル酸塩SmNiO₃において、電場によって駆動され、水を媒体とする可逆的相変化を発見したことを報告する。今回の強相関量子材料は、塩水中で安定であり、腐食せず、周囲温度で周りの水との間でプロトン交換が可能であり、電気抵抗と光学特性が同時に変化することで多モード読み出しができる。この材料でできたデバイスは、サーミスターとしてもpHセンサーとしても動作する上、塩水中のサブボルト電位を検出できる。我々は、そうしたデバイスを海洋環境で用いれば、海洋のさまざまな船舶や生物からの電気信号をモニターできると考えている。

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