Wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology, de Kanagawa Academy of Science and Technology hebben een ongebruikelijke ladingsverdeling van Pb . gemeld ²⁺ Pb ⁴⁺³ Co ²⁺² Co ³⁺² O ¹² voor een perovskiet PbCoO ³ gesynthetiseerd op 12 GPa, met ladingsbestellingen in de A- en B-sites van een ABO ³ perovskiet. Deze strategie kan mogelijk leiden tot de productie van materialen van de volgende generatie met fascinerende eigenschappen zoals supergeleiding, kolossale magnetoweerstand, en hoge thermokracht.

Overgangsmetalen (TM's) vertonen een vrijheidsgraad van lading, resulterend in interessante eigenschappen, zoals ladingsvolgorde met betrekking tot metaal-isolatorovergangen, supergeleiding op hoge temperatuur, kolossale magnetoweerstand, en hoge thermokracht. Metaalionen met een valentie van een half geheel getal hebben de neiging te splitsen in twee ruimtelijk geordende valentie-ionen met een geheel getal. Om een ​​half-geheel getal valentietoestand en ladingsvolgorde te realiseren in de B-site van een perovskiet ABO ³ , twee of meer elementen met verschillende valenties moeten worden gemengd in de A-site.

Een groep onderzoekers, Prof. Masaki Azuma van het Tokyo Institute of Technology, en Dr.Yuki Sakai aan de Kanagawa Academy of Science and Technology en collega's, hebben een ongebruikelijk half-geheel gemiddeld laadsysteem gemeld Pb ^3.5+ m ^2.5+ O ³ tegen betaling bestellen in de A- en B-sites van een perovskiet PbCoO ³ . Verder, de ladingsordeningen op deze locaties werden gestabiliseerd door de energieniveaus van de Pb 6s- en TM 3d-orbitalen af ​​te stemmen. Bond-valentiesomberekeningen onthulden een valentieverdeling van Pb ²⁺ Pb ⁴⁺³ Co ²⁺² Co ³⁺² O ¹² , waarbij Pb en Co ladingsvolgorde vertonen ondanks de chemische samenstelling van PbCoO ³ . Zoals verwacht, de gemiddelde oxidatietoestand was Pb ^3.5+ Co ^2.5+ O ³ , met half-gehele valenties in zowel A- als B-sites van de perovskietstructuur gestabiliseerd door de gebalanceerde Pb 6s- en Co 3d-niveaus. De valentieverdeling van PbMO ³ werd gecontroleerd door de diepte van het d-niveau van M af te stemmen. Verwacht wordt dat de complexe valentieverdeling zal veranderen bij verstoringen, bijv. druk en chemische modificatie. Bijvoorbeeld, wanneer de Co-ladingbestelling is gesmolten, Pb ^2+0,25 Pb ^4+0,75 Co ^2.5+ O ³ is gevormd, Pb ^2+0.5 Pb ^4+0.5 Co ³⁺ O ³ wordt eerst gevormd door de intermetallische ladingsoverdracht tussen Pb en Co en daarna mogelijk Pb ²⁺ Co ⁴⁺ O ³ onder druk.

In de toekomst, de toepassing van de strategie om gemengde valentietoestanden te realiseren in de A- en B-sites van perovskietverbindingen via de afstemming van het energieverschil tussen Pb 6s en overgangsmetaal 3d-orbitalen zal worden gerapporteerd voor andere systemen met valentie-overslaande elementen, bijv. au, tl, en sb.