2026 article

Intergrowth Fluorite Slabs Modulate Interstitial Fluorine to Enhance Fluoride‐Ion Conductivity

Daichi Kato, Yosuke Matsuzaki, Kohei Miyazaki, Kousuke Noi, Miwa Murakami, K. Takegoshi, Akihide Kuwabara, Shunsuke Kobayashi, Kei Nakayama, Masashi Taniguchi, Hiroki Ubukata, Yang Zhang, Koji Fujita, Yusuke Nambu, Takashi Saito, Takeshi Abe, Hiroshi Kageyama

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ABSTRACT Layered fluorite‐type compounds are largely restricted to double‐layer ( n = 2) slabs, and thicker fluorite blocks remain difficult to stabilize and control. Among the few examples, MSnF 4 (M = Pb, Ba) with a quadruple layer exhibits high fluoride‐ion conductivity, yet its structural complexity obscures the atomistic ion transport mechanism. Here we report two intergrowth fluoroiodides, Sn 2 Pb 5 F 12 I 2 ( n = 3 + 4) and Sn 5 Pb 5 F 17 I 3 ( n = 3 + 4 + 3), in which triple and quadruple slabs are periodically intergrown and separated by iodine layers. Their fluoride‐ion conductivities were evaluated alongside those of double‐layer (PbFI), triple‐layer (Pb 2 BaF 5 I), and quadruple‐layer (Pb 4 F 7 I) fluoroiodides. While conductivity increases monotonically with slab thickness in the simple layered series, the intergrowth phases outperform Pb 4 F 7 I with quadruple layers despite incorporating less conductive triple layers. Sn 2 Pb 5 F 12 I 2 and Sn 5 Pb 5 F 17 I 3 exhibit room‐temperature conductivities of ∼0.8 × 10 −3 and ∼0.2 × 10 −3 S cm– 1 , respectively. This enhancement is associated with modulation of octahedral‐site occupancy enabled by intergrowth stacking, which tunes interstitial‐fluorine concentration without aliovalent cation substitution, thereby avoiding detrimental dopant–carrier interactions. These results establish fluorite‐slab thickness and intergrowth stacking as a unified, doping‐free structural strategy to control anion‐carrier density and ion mobility in layered fluorite materials.

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Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref: Intergrowth Fluorite Slabs Modulate Interstitial Fluorine to Enhance Fluoride‐Ion Conductivity
Date Crossref: 23/07/2026
Éditeur: Wiley
Type: journal-article

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Japan Fine Ceramics Center pays non établi dans la notice
Structure de recherche
Japan Science and Technology Agency FOREST pays non établi dans la notice
Organisme public
High Energy Accelerator Research Organization pays non établi dans la notice
Structure de recherche
Advanced Material Engineering Division Toyota Motor Corporation Susono Shizuoka Japan pays non établi dans la notice
Institution

Kyoto University, Kobe University et Kyoto Bunkyo University, avec 5 autres affiliations.

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