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エネルギー科学：高極性エントロピーのペロブスカイト酸化物における巨大電気熱量効果
Nature 640, 8060 doi: 10.1038/s41586-025-08768-8
電気熱量効果（ECE）の高い材料では、無秩序だが容易に調整可能な極性構造が有利になる傾向がある。ペロブスカイト強誘電体は、大きな誘電応答と妥当な熱伝導性を示すため、理想的な候補として注目されている。多元素原子ひずみを導入すると、高秩序極性相関ペロブスカイト構造によって課される制約が効果的に克服されることによって、ECEを著しく増大させる高極性エントロピー状態が誘起される。今回我々は、ペロブスカイトのAサイトとBサイトの両方を標的とした多元素置換を通して強い極性無秩序性を持つ鉛フリーのリラクサー強誘電体を開発し、格子構造を効果的にひずませて、さまざまなナノスケール極性配置、多形極性変種、非極性領域を生じさせた。多元素によって誘発されるこうした特徴が組み合わさることで、界面密度が増加し、極性エントロピーが顕著に増大した。注目すべきことに、この材料では60 ℃を超える広い温度範囲にわたって、電場10 MV m−1の下で約15 J kg−1 K−1というエントロピー変化で高いECEが観測された。超微細な分散性多相格子配置の形成が、高いECEと100万サイクルを超える長い寿命を有する高極性エントロピー強誘電体酸化物につながっており、こうした酸化物は、実用的な電気熱量冷却用の多層セラミックキャパシターの製造に適している。
