Scientifiques de l'Institut de technologie de Tokyo, l'Académie des sciences et de la technologie de Kanagawa a signalé une distribution de charge inhabituelle de Pb ²⁺ Pb ⁴⁺³ Co ²⁺² Co ³⁺² O ¹² pour une pérovskite PbCoO ³ synthétisé à 12 GPa, avec commandes de charges dans les sites A et B d'un ABO ³ pérovskite. Cette stratégie peut éventuellement conduire à la production de matériaux de nouvelle génération aux propriétés fascinantes telles que la supraconductivité, magnétorésistance colossale, et un pouvoir thermique élevé.

Les métaux de transition (TM) présentent un degré de liberté de charge, résultant en des propriétés intéressantes, tels que l'ordre des charges lié aux transitions métal-isolant, supraconductivité à haute température, magnétorésistance colossale, et un pouvoir thermique élevé. Les ions métalliques à valence demi-entier ont tendance à se diviser en deux ions de valence entiers ordonnés dans l'espace. Pour réaliser un état de valence demi-entier et un ordre de charge dans le site B d'une pérovskite ABO ³ , deux ou plusieurs éléments avec des valences différentes doivent être mélangés dans le site A.

Un groupe de chercheurs, Prof. Masaki Azuma de l'Institut de Technologie de Tokyo, et le Dr Yuki Sakai de l'Académie des sciences et technologies de Kanagawa et ses collègues, ont signalé un système de charge moyen Pb inhabituel sur un demi-entier ^3,5+ M ^2,5+ O ³ avec ordre de charge dans les sites A et B d'une pérovskite PbCoO ³ . Par ailleurs, les ordres de charge dans ces sites ont été stabilisés en ajustant les niveaux d'énergie des orbitales Pb 6s et TM 3d. Les calculs de la somme de valence des liaisons ont révélé une distribution de valence de Pb ²⁺ Pb ⁴⁺³ Co ²⁺² Co ³⁺² O ¹² , avec Pb et Co présentant un ordre de charge malgré la composition chimique de PbCoO ³ . Comme prévu, l'état d'oxydation moyen était Pb ^3,5+ Co ^2,5+ O ³ , avec des valences demi-entières dans les sites A et B de la structure pérovskite stabilisée par les niveaux équilibrés de Pb 6s et Co 3d. La distribution de valence de PbMO ³ a été contrôlé en ajustant la profondeur du niveau d de M. La distribution de valence complexe devrait changer en cas de perturbations, par exemple., pression et modification chimique. Par exemple, lorsque l'ordre de charge Co est fondu, Pb ^2+0.25 Pb ^4+0.75 Co ^2,5+ O ³ est formé, Pb ^2+0,5 Pb ^4+0,5 Co ³⁺ O ³ est d'abord formé par le transfert de charge intermétallique entre Pb et Co puis éventuellement Pb ²⁺ Co ⁴⁺ O ³ sous pression.

À l'avenir, l'application de la stratégie de réalisation d'états de valence mixtes dans les sites A et B des composés pérovskites via l'ajustement de la différence d'énergie entre les orbitales Pb 6s et les métaux de transition 3d sera rapportée pour d'autres systèmes avec des éléments à saut de valence, par exemple., Au, Tl, et Sb.