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結晶中での局所イオン移動を利用した新規機能開発

Research Project

Project/Area Number 14J05886
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Functional solid state chemistry
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

加藤 智佐都  広島大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2016: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2015: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords誘電特性 / ポリオキソメタレート / プレイスラー型 / 誘電物性 / 磁気挙動 / ドーソン型
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、分子内に2つのイオン安定サイトを有するリング状のポリオキソメタレート分子(以降POMと記載)を用い、分子内の安定サイト間イオン移動を利用した新規物性の創出を目指す。これは電池やキャパシタへの応用を目的とした従来のリチウムイオンやプロトン等の軽元素イオン伝導体開発とは大きく異なり、多彩な機能発現が期待できる。申請者は結晶内の移動に寄与するイオンとして多価・磁性イオンなどの重元素イオンを選択し、磁場や電場を用いたイオン移動制御とそれに伴う特異な磁気、電気物性の発現を狙う。本研究の達成により、これまで注目されていなかった結晶空間内の「局所イオン移動」現象に伴う新たな物性創出やデバイス作製が可能になると考える。
本年度は、テルビウムイオンを内包したプレイスラー型POMについて、局所イオン移動に伴う電気物性をより詳細に調査した。具体的には、分極の電場依存測定(P-E測定)や分極の温度依存測定(P-T測定)を行い評価した。P-E測定を200~330Kの温度領域で行ったところ、室温付近の温度でヒステリシスループを観測することに成功した。自発分極の値は290Kで極大となり、温度の低下と共に小さくなる様子も観測された。さらに0.55kV/cmの外部電場を印加しながら冷却した後昇温させながら焦電流測定を行ったところ、昇温速度に依存した焦電流ピークが観測された。得られた値を積分し、分極の温度依存性を見積もると、0.5K/minの掃引速度では280K付近で自発分極が消滅すること示唆された。一般的な強誘電体の自発分極は転移温度で必ず消失し、掃引温度による変化は観測されない。しかし、本系では掃引速度によって掃引速度によって分極の消失温度が変化したことから誘電ヒステリシスや焦電流は分極の緩和に由来していることが示唆される。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Synthesis, Characterisation, and Structure of a Reduced Preyssler-Type Polyoxometalate2017

    • Author(s)
      C. Kato, K. Maryunina, K. Inoue, S. Yamaguchi, H. Miyaoka, A. Hayashi, M. Sadakane, R. Tsunashima, and S. Nishihara
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 46 Pages: 602-604

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synthesis of ε-Keggin-type Cobaltomolybdate-based 3D Framework Material and Characterization Using Atomic-scale HAADF-STEM and XANES2017

    • Author(s)
      T. Igarashi, Z. Zhang, T. Haioka, N. Iseki, N. Hiyoshi, N. Sakaguchi, C. Kato, S. Nishihara, K. Inoue, A. Yamamoto, H. Yoshida, N. Tsunoji, W. Ueda, T. Sano, M. Sadakane
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 56 Pages: 2042-2049

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lanthanoid Template Isolation of the α-1,5 Isomer of Dicobalt(II)-Substituted Keggin Type Phosphotungstates: Syntheses, Characterization, and Magnetic Properties2016

    • Author(s)
      R. Gupta, F. Hussain, M. Sadakane, C. Kato, K. Inoue, and S. Nishihara
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 55 Pages: 8292-8300

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Preyssler型POM分子内でのイオン揺らぎの検証と物性評価2016

    • Author(s)
      西原禎文、加藤智佐都、市橋克哉、井上克也、中村貴義
    • Journal Title

      物質・デバイス領域共同研究拠点 研究成果報告書

      Volume: -

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] ランタノイドイオンを包接したPreyssler型POMの低温物性評価2015

    • Author(s)
      西原禎文、加藤智佐都、佐古渚、市橋克哉、井上克也、中村貴義
    • Journal Title

      物質・デバイス領域共同研究拠点 研究成果報告書

      Volume: -

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cucurbiturilを含む機能分子材料の開発2015

    • Author(s)
      西原禎文、市橋克哉、佐古渚、加藤智佐都、井上克也、芥川智行
    • Journal Title

      物質・デバイス領域共同研究拠点 研究成果報告書

      Volume: -

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Journal Article] Synthesis and physical properties of tetrathiafulvalene derivatives with ferrocene-terminated substituents2014

    • Author(s)
      Yoko Tatewaki, Kei Mizuguchi, Chisato Kato, Sadafumi Nishihara, and Shuji Okada
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 43 Issue: 7 Pages: 1131-1133

    • DOI

      10.1246/cl.140264

    • NAID

      130004868264

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A magnetically isolated cuprate spin-ladder system: synthesis, structures, and magnetic properties2014

    • Author(s)
      Xiao Zhang, Sadafumi Nishihara, Yuki Nakano, Erina Yoshida, Chisato Kato, Xiao-Ming Ren, Kseniya Yu. Maryunina and Katsuya Inoue
    • Journal Title

      Dalton Trans.

      Volume: 43 Issue: 34 Pages: 12974-12981

    • DOI

      10.1039/c4dt01746c

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrical network of single-crystalline metal oxide nanoclusters wired by n-molecules2014

    • Author(s)
      Ryo Tsunashima, Yoshifumi Iwamoto, Yusuke Baba, Chisato Kato, Katsuya Ichihashi, Sadafumi Nishihara, Katsuya Inoue, Katsuya Ishiguro, Yu-Fei Song and Tomoyuki Akutagawa
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 53 Issue: 42 Pages: 11228-11231

    • DOI

      10.1002/anie.201406223

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] プレイスラー型ポリオキソメタレートを用いた単分子誘電体の開発2017

    • Author(s)
      加藤智佐都, 町田亮, Maryunina Kseniya, 綱島亮, 帯刀陽子, 井上克也, 西原禎文
    • Organizer
      日本化学会 第97春季年会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Preyssler型ポリオキソメタレート中のイオン移動に由来する誘電物性2016

    • Author(s)
      加藤智佐都, 町田亮, Maryunina Kseniya, 井上克也, 綱島亮, 帯刀陽子, 西原禎文
    • Organizer
      第10回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      兵庫県神戸市
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Functional development of Preyssler-type polyoxometalate with ion fluctuation2016

    • Author(s)
      Chisato Kato, Ryo Machida, Kseniya Maryunina, Katsuya Inoue, Ryo Tsunashima, Yoko Tatewaki, Sadafumi Nishihara
    • Organizer
      ICMM2016 Satellite Meeting New Frontier of Multi-functional Magnets
    • Place of Presentation
      広島県広島市
    • Year and Date
      2016-09-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dielectric properties of Preyssler-type polyoxometalate with lanthanide ion fluctuations2016

    • Author(s)
      Chisato Kato, Sadahumi Nishihara, Kseniya Maryunina, Ryo Tsunashima, Yoko Tatewaki , Katsuya Inoue
    • Organizer
      42nd International Conference on Coordination Chemistry ICCC2016
    • Place of Presentation
      Brest、France
    • Year and Date
      2016-07-03
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Physical Properties with Ion Fluctuation in Polyoxometalate2016

    • Author(s)
      加藤智佐都、西原禎文、Kseniya Maryunina、綱島亮、帯刀陽子、井上克也
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of a structural ion fluctuation in Preyssler-type polyoxometalate salt2015

    • Author(s)
      Chisato Kato, Sadafumi Nishihara, Kseniya Maryunina, Ryo Tsunashima, Yoko Tatewaki, and Katsuya Inoue
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      ホノルル、アメリカ合衆国
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Preyssler型Polyoxometalateにおける局所的イオン移動の観測2015

    • Author(s)
      加藤智佐都
    • Organizer
      錯体化学若手の会 若手研究会 夏の学校2015
    • Place of Presentation
      セントコア山口
    • Year and Date
      2015-08-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Dielectric Properties of Polyoxometalate with Ion Fluctuation2015

    • Author(s)
      Chisato Kato, Sadafumi Nishihara, Kseniya Maryunina, Ryo Tsunashima, Yoko Tatewaki, and Katsuya Inoue
    • Organizer
      The 5th Asian Conference on Coordination Chemistry
    • Place of Presentation
      香港大学、香港
    • Year and Date
      2015-07-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分子内空間におけるイオン揺らぎの発現2015

    • Author(s)
      加藤智佐都
    • Organizer
      キラル物性研究拠点および日本学術振興会先端拠点形成事業「スピンキラリティを軸にした先端材料コンソーシアム」共同研究会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2015-04-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] α-Dawson型ポリオキソメタレートの選択的合成法の確立2015

    • Author(s)
      加藤智佐都,西原禎文,Maryunina Kseniya,綱島亮,帯刀陽子,井上克也
    • Organizer
      日本化学会 第94春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Preyssler型ポリオキソメタレート分子内でのイオン移動の観測と物性調査2014

    • Author(s)
      加藤智佐都,西原禎文,Maryunina Kseniya,綱島亮,帯刀陽子,井上克也
    • Organizer
      2014年日本化学会中国四国支部大会
    • Place of Presentation
      山口大学
    • Year and Date
      2014-11-08 – 2014-11-09
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] イオン移動機構を有するプレイスラー型polyoxometalateの物性2014

    • Author(s)
      加藤智佐都,西原禎文,Maryunina Kseniya,綱島亮,帯刀陽子,井上克也
    • Organizer
      第8回 分子科学討論会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] プレイスラー型ポリオキソメタレート分子の内部空間を利用した機能開発2014

    • Author(s)
      加藤智佐都, 西原禎文, Kseniya Maryunina, 綱島亮, 帯刀陽子, 川俣純, 鈴木康孝, 井上克也
    • Organizer
      第7回 中国四国地区錯体化学研究会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2014-04-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] マルチフェロイック材料及びそれを用いたメモリ2016

    • Inventor(s)
      西原禎文、丸山莉央、加藤智佐都、井上克也
    • Industrial Property Rights Holder
      西原禎文、丸山莉央、加藤智佐都、井上克也
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016-08-26
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 分子性金属酸化物クラスター、分子性金属酸化物クラスター結晶、分子性金属酸化物クラスター結晶凝集体、分子メモリ、結晶メモリ及び分子性金属酸化物クラスターへの分子分極形成方法2015

    • Inventor(s)
      西原禎文、加藤智佐都、井上克也
    • Industrial Property Rights Holder
      広島大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2015-11-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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