PbO型構造（PbO-type structure）
型構造は酸化鉛（
）の結晶構造に由来し、共通して
の組成を持ちます．
は金属イオンですが、どちらかと言えば電気陰性度のそれほど低くない（軟らかい）遷移金属や鉛などが入ります．
には対応する陰イオンが入りますが、こちらも軟らかいイオンである場合が多いです．
PbO型構造の結晶構造
酸素は正方格子を形成します．鉛は各酸素に四面体配位するように各底心層の上下に配置します．からなる四面体は辺を共有することで二次元層を形成します．ゆえに、
型構造を持つ物質は層状の物質です．この際、
は４つの
によって頂点のないピラミッド状に配位されています．
なお、辺共有した四面体によるネットワークは蛍石型構造に見られる三次元的なネットワークと類似しているため、この層を蛍石型層と呼ぶ場合もあります．
において、層間の
同士は緩い分子間力によって束縛されています．おそらく、
に存在する非共有電子対（孤立電子対）が層間を向いて何らかの相互作用をしているものと考えられます．
においては陽イオンである
が層間（陰イオンの
が層内）にありますが、物質によっては陽イオンと陰イオンの役割が入れ替わります．
超伝導体として有名なでは、
が層内（
が層間）に位置します．この場合、軟らかい陰イオンの
同士が層間でファンデルワールス力により束縛されています．この場合を逆
型構造と呼ぶ場合もあれば、そのまま
型構造と呼ぶ場合もあります．
層間が弱い結合であることから想像がつくように、型構造を持つ物質の中には一層だけをナノシートとして剥離することが可能な物質もあります．
PbO型構造と関連構造
型構造は、現在では最もシンプルな鉄系超伝導体の結晶構造として知られます．ゆえに、鉄系超伝導体の豊富な結晶構造のバリエーションは全て
型構造の派生構造です．
例えば、層間にアルカリ金属やアルカリ土類金属を一つ導入することで、などで有名な
型構造となります．同様にアルカリ金属を２つ導入することで
などで有名な
型構造となります．
型構造にもう一層別の
型の層を入れると、
に代表される
型構造が生成します．
また、層内にのみつながっていた辺共有の四面体ネットワークを三次元に拡張することで蛍石型構造ができあがります．
PbO型構造を持つ物質
型構造を持つ物質は
の発見により脚光を浴びました．他にもいくつかの派生物質が知られています．
PbO
自体は酸化物の機能性材料として知られ、工業用のガラスやセラミックスの材料として用いられます．ガラスに
を添加すると、屈折率を上げる、粘性を下げる、電気抵抗率を上げる、X線吸収能力を上げるなどの効果があり、同様に工業用セラミックスにおいてもキュリー温度を上昇させるなどの効果があります．
また、鉛蓄電池の原料としてもよく知られています．
FeSe
鉄系超伝導の爆発的なブームの最中に発見された物質です．
もともと鉄系超伝導体は蛍石型の層（
）を持つ物質で知られていましたが、
は中でも最もシンプルな結晶構造を持ちます．
には他の鉄系超伝導体と異なる特徴がいくつも見られます．例えば、低温で磁気秩序を示さない点、ドーピング無しで超伝導を示す点などが挙げられ、単結晶の作成しやすさも相まって世界中で研究が続けられています．また、層状物質であることに着目し、層間にアルカリ金属や有機分子をインターカレーションする反応も活発です．
サイトを
や
に置き換えた物質も知られ、超伝導関連材料として有名です．また、
を他の遷移金属に置き換えた物質の開発はあまり進みませんでしたが、ソフト化学的手法によって合成された
や
などが知られています．[1]
まとめ
型構造の構造的特徴は
型構造など様々な金属間化合物でよく見られる構造ユニットです．
型構造は鉄系超伝導体に共通して見られる特徴であり、これらの材料が高温超伝導を示すために必要な条件を提供していることは間違いないでしょう．
参考文献
[1]
Proceedings of the National Academy of Sciences 105.38 (2008): 14262-14264.
Journal of the American Chemical Society 138.50 (2016): 16432-16442.
結晶構造の描画にはVESTAを使用．K. Momma and F. Izumi, "VESTA 3 for three-dimensional visualization of crystal, volumetric and morphology data," J. Appl. Crystallogr., 44, 1272-1276 (2011).
