| Project/Area Number |
22K18897
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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 26:Materials engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Suzuki Issei 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (60821717)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小俣 孝久 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80267640)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | イオン交換 / 準安定相 / 固溶体 / 物質探索 / 第一原理計算 / 無機材料合成 / 無機材料 |
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| Outline of Research at the Start |
室温～数百度・大気圧で実質的に安定な「準安定相」は、これまでほぼ物性探索の対象とされず、ユニークな物質が眠る“宝の山”である。安定相の物質探索が徐々に終息に向かう中、物質探索の主戦場は、従来法では得られない準安定相へとシフトしつつある。しかし、準安定相の合成に用いられてきた従来の高圧法やイオン置換法は、適用できる物質が限られている。これは制御パラメータが「温度・組成・圧力」に限定されていたからである。本研究では、新たなパラメータ「電場」のアシストで陽イオンを置換することで準安定相を合成する新手法「電気化学的陽イオン置換法」を確立し、物質探索のフィールドを圧倒的に拡大することに挑戦する。
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| Outline of Final Research Achievements |
The following two main results were obtained in this study. (1) We developed an electrochemical cation substitution method to synthesize new metastable phases: we synthesized a metastable (Li,Ag)AsO4 solid solution by substituting Ag for Li in Li3AsO4, and demonstrated that the electrochemical ion substitution is possible. (2) We have shown that it is possible to infer from first-principles calculations whether ion exchange between the oxide and the ionic crystal occurs or not, or whether a solid solution is formed.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
酸化物とイオン結晶との間のイオン交換は準安定相を得るための合成手法として古くから用いられてきたが、イオン交換が生じるかどうかは実験的に検証するしかなかった。本研究では、電気化学的にイオンを強制的に注入する手法や、第一原理計算で適切なイオン源をスクリーニングする手法を開発した。これにより、準安定相をより広い組成範囲で探索することが可能となった。
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