Scienziati del Tokyo Institute of Technology, la Kanagawa Academy of Science and Technology ha segnalato un'insolita distribuzione di carica di Pb ²⁺ Pb ⁴⁺³ Co ²⁺² Co ³⁺² oh ¹² per una perovskite PbCoO ³ sintetizzato a 12 GPa, con ordini di addebito nei siti A e B di un ABO ³ perovskite. Questa strategia può eventualmente portare alla produzione di materiali di nuova generazione con proprietà affascinanti come la superconduttività, magnetoresistenza colossale, ed elevata potenza termica.

I metalli di transizione (TM) mostrano un grado di libertà della carica, con conseguente proprietà interessanti, come l'ordinamento della carica relativo alle transizioni metallo-isolante, superconduttività ad alta temperatura, magnetoresistenza colossale, ed elevata potenza termica. Gli ioni metallici con valenza semi-intera tendono a dividersi in due ioni di valenza interi ordinati spazialmente. Realizzare uno stato di valenza semiintero e ordinare la carica nel sito B di una perovskite ABO ³ , due o più elementi con valenze diverse devono essere mescolati nel sito A.

Un gruppo di ricercatori, Prof. Masaki Azuma del Tokyo Institute of Technology, e il Dr.Yuki Sakai alla Kanagawa Academy of Science and Technology e colleghi, hanno riportato un insolito sistema di addebito medio semiintero Pb ^3.5+ m ^2,5+ oh ³ con ordinamento di carica nei siti A e B di una perovskite PbCoO ³ . Per di più, gli ordinamenti di carica in questi siti sono stati stabilizzati regolando i livelli di energia degli orbitali Pb 6s e TM 3d. I calcoli della somma di valenza del legame hanno rivelato una distribuzione di valenza di Pb ²⁺ Pb ⁴⁺³ Co ²⁺² Co ³⁺² oh ¹² , con Pb e Co che mostrano un ordine di carica nonostante la composizione chimica di PbCoO ³ . Come previsto, lo stato di ossidazione medio era Pb ^3.5+ Co ^2,5+ oh ³ , con valenze semi intere in entrambi i siti A e B della struttura perovskite stabilizzata dai livelli bilanciati di Pb 6s e Co 3d. La distribuzione di valenza di PbMO ³ è stato controllato regolando la profondità del livello d di M. Si prevede che la complessa distribuzione di valenza cambi con le perturbazioni, per esempio., pressione e modificazione chimica. Ad esempio, quando l'ordine di carica Co è sciolto, Pb ^2+0.25 Pb ^4+0.75 Co ^2,5+ oh ³ è formato, Pb ^2+0,5 Pb ^4+0,5 Co ³⁺ oh ³ è formato prima dal trasferimento di carica intermetallico tra Pb e Co e poi eventualmente Pb ²⁺ Co ⁴⁺ oh ³ sotto pressione.

Nel futuro, l'applicazione della strategia di realizzazione di stati di valenza misti nei siti A e B di composti di perovskite attraverso la regolazione della differenza di energia tra Pb 6s e orbitali 3d di metalli di transizione sarà riportata per altri sistemi con elementi che saltano la valenza, per esempio., Au, Tl, e Sb.