Understanding electrical conductivity of oxide glasses based on observation of three-dimensional atomic structure

• Project/Area Number: 24K01153
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 助永 壮平 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (20432859)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮田 智衆 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (10838949) ; 清水 雅弘 京都大学, 工学研究科, 助教 (60704757) ; 柴田 浩幸 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (50250824)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2026: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2025: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
• Keywords: 酸化物ガラス / 導電率 / 走査透過電子顕微鏡 / 分子動力学法

Outline of Research at the Start

酸化物ガラスの導電性には、電荷キャリアである金属イオンの種類や濃度だけでなく、その３次元原子配置が大きく影響することが指摘されてきた。しかしながら、同原子配置解析手法が存在しなかったため、金属イオンの原子配置と導電率の関係は未解明である。本課題では、走査透過型電子顕微鏡法を活用した金属原子の３次元配置可視化技術を新たに開発し、ガラス中の金属イオン原子配置を解明し、導電率との相関を調査する。さらに、得られた原子配置と導電率の実測値を分子動力学法に取り込むことで、原子配置から導電率を計算するシミュレータの構築を目的とする。