| Project/Area Number |
21K18941
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
Sakaushi Ken 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 主幹研究員 (50756484)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 電極過程 / トンネル効果 / 同位体効果 / 赤外分光法 / 量子効果 / 非断熱効果 / 固液界面 / 速度論的同位体効果 / 量子超越性 / 電極触媒 / エネルギー変換 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、トンネル効果や非断熱効果といった量子的作用によって高効率な電極過程が創発される性質を “量子超越性（Quantum Supremacy; QS）”として捉え、QSの創発原理を解明することが目的である。元来QSとは量子計算の分野において、量子力学的原理に基づく演算が古典的演算に対して一般に超越しているという仮説である。この考えを基に本研究では、電極過程におけるQSを以下のように定義し、既に応募者によってQSが示された系を出発点に（Phys. Rev. Lett. 2018）、QSが創発される系を開拓しその機構を明らかにすることで、この量子過程がどの程度一般性を持つのかを解明する。
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| Outline of Final Research Achievements |
The main outcomes are followings:
(1) Observation of the non-trivial qunatum-to-classical transition in an electrode process.
(2) Establishing in-situ electrochemical IR spectroscopy to observe potential-dependent dynamics at electrode processses at solid-liquid interfaces.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究成果における最も重要な意義は、エネルギー変換反応の根幹である電子とプロトンの移動による電極過程の基本原理を一歩深く理解できるようになったことである。本研究によって、“なぜ生体はこの世界で最も効率的なエネルギー変換機構を貴金属なしで実現しているのか？”や“なぜ白金は様々なエネルギー変換反応において高活性なのか？”といった重要かつ未解明の問題を理解するための普遍的知見を獲得するためのツールが一つ増えたと期待できる。
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