材料科学：プルシアンブルー類似体における空孔ネットワークの隠れた多様性

プルシアンブルー類似体（PBA）は、多様な細孔性無機固体群であり、ガス貯蔵能、金属イオン固定化、プロトン伝導、刺激依存性の磁気的、電子的、光学的特性で知られている。この材料群には、複合金属シアン化物触媒やヘキサシアノ鉄酸塩/ヘキサシアノマンガン酸塩電池材料が含まれる。PBAのさまざまな物理的特性の中核を成しているのは、構造空孔によって可能になる可逆的な質量輸送能力である。空孔配列は、細孔ネットワーク特性、ひいては拡散性や吸着プロファイルを支配するため極めて重要であり、これまでランダムだと推定されていた。しかし、PBAの単結晶が得られないことから、その空孔ネットワークの特性評価は長年にわたって妨げられてきた。今回我々は、さまざまなPBAの単結晶の成長と、そのX線散漫散乱パターンの測定・解釈について報告する。我々は、従来の粉末結晶解析では分からなかった多様な非ランダム空孔配列を特定した。さらに我々は、この予想外の相の複雑さを、局所的な電気的中性の法則と中心対称性の法則に基づく単純な微視的モデルによって説明する。隠れた相境界が明らかになったことで、細孔性が全く異なる空孔ネットワーク多形が区別された。今回の結果は、貯蔵容量、異方性、輸送効率の制御手段としてPBAの相関欠陥エンジニアリングの基礎を確立するものである。

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