超臨界水熱合成法による巨大歪ナノ粒子合成機構の解明と新規物性発現
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21H04627
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 27:Chemical engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
阿尻 雅文 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (60182995)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横 哲 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (80807339)
笘居 高明 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (80583351)
成 基明 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (30747259)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2022-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥41,730,000 (Direct Cost: ¥32,100,000、Indirect Cost: ¥9,630,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
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| Keywords | 格子ひずみ / ナノサイズ効果 / 超臨界水熱合成 / 酸化セリウム / 有機修飾粒子 / ナノサイズ制御 / ナノセラミクス / 核生成・結晶成長 / ナノ粒子 / 歪み・欠陥 / 超イオン電導 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、①超臨界法での巨大歪ナノ粒子の生成機構を明らかにし合成プロセス（歪制御）基盤を確立し、さらに、②電子・酸素イオン伝導性の発現機構について、原子観察技術、放射光、光電測定と計算科学とを融合させて原理解明を図る。これら結果は、新化学プロセス開発（低温廃熱を利用した改質水素製造、廃棄物ゼロCO2化学サイクル）の支援に活用する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、ナノ粒子の格子ひずみに着目し、その歪がナノ粒子中にどのように生じ、機能に影響するかを評価することを目的としている。ナノサイズ化による歪誘起の原理と、格子歪による機能発現を研究するために、有機無機複合ナノ粒子の合成メカニズムについて検討を行った。今年度は、有機無機複合系における反応メカニズムの解析を目的とし、酸化セリウムの水熱条件下で結晶成長に着目し、速度論解析を行った。300-400 °Cの広い温度範囲で、水熱反応を行った。水および修飾有機分子のカルボン酸の量を変えて、成長速度の解析を行った。その結果、有機修飾分子によるセリウム錯体形成と、そのセリウム錯体の加水分解によって結晶成長が起こっており、無機単独系とは異なるメカニズムで、結晶成長が起こっていることが明らかとなった。水熱場で有機金属錯体を経由した高速な構造形成は、有機修飾金属酸化物ナノ粒子のサイズ精密制御につながる重要な結果である。
今後の計画とした錯体の形成を積極的に活用した新規な有機無機ハイブリッド粒子の合成法の開発を行う。これまでにない高精度のサイズ制御を、金属酸化物に対して行うことで、ナノサイズ化による巨大格子ひずみの定量評価と、それによる機能発現についての研究を行う基盤となる。本研究の、発展として、新規に基盤S研究課題「超臨界水熱合成によるハイエントロピー・ナノセラミクス創成」（21H05010）が採択され、本研究課題の新展開が始まった。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
