イオン伝導って何ですか？

質問

いろいろなホームページを見ても概要がつかめません。
概要を教えて下さい。

回答No.3

siegmund

a-kuma さん書かれているように，
「イオンが移動することによって電気が流れること」
がイオン伝導です．

電流が流れるためには，電荷を持った粒子が移動しないといけません．
通常の金属や半導体では電流を運ぶもの(キャリア)は
電子またはホールです．
電子またはホールは，その物質全体に広がっています．
例えば，アルカリ金属の一番外側の電子が原子核の束縛を離れて
結晶全体に広がっている(自由電子)，というわけです．
電子またはホールの平均自由行程は原子間距離よりずっと長いのが普通です．

これに対して，イオン伝導は電流を運ぶものがイオンです
例えば，典型的イオン結晶であるハロゲン化アルカリの電気伝導は
イオン伝導によっています．
ハロゲン化アルカリでは，アルカリ金属の電子はハロゲンの方に強く
引きつけられていて，自由電子にはなれません．
イオン伝導に関与するイオンは局在していて，
ときどき電場の方向に飛び移って動くとされています．
これをホッピング機構と言っています．
ときどき飛び移るだけですから，移動度(mobility)は，
当然ながら電子(あるいはホール)の伝導の場合に比べて非常に小さくなっています．
磁場を印加してもホール効果は観測されません．

他に，電解質溶液や溶融塩などの伝導もイオン伝導ですが，
機構はホッピングではありません．

固体でかなり大きなイオン伝導を示すものがあって，
固体イオニクス，あるいは超イオン導電体，と呼ばれています．
超イオン伝導体という呼び方もありますが，超伝導体と紛らわしいので，
超イオン導電体と言う方が多いようです．