Construction of molecular rotational linkage system for efficient solid-state proton conduction

• Project/Area Number: 25K01601
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 水野 元博 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 教授 (70251915)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石井 史之 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 教授 (20432122) ; 雨森 翔悟 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 助教 (80736736)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,980,000 (Direct Cost: ¥14,600,000、Indirect Cost: ¥4,380,000); Fiscal Year 2027: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2026: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2025: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: 固体プロトン伝導体 / 固体NMR / 分子運動 / 水素結合

Outline of Research at the Start

本研究では，高分子や層状物質などのマトリックスにプロトン輸送部位を取り付けた新規な固体プロトン伝導体を開発し，プロトン輸送部位やゲストとして取り込まれたプロトン輸送分子の運動が効率よく協同的にはたらくシステムを構築することで高いプロトン伝導性を得ることに挑戦する。固体NMR法によるプロトン輸送部位付近の局所構造と分子の回転運動の詳細解析に計算科学手法を取り入れ，マトリックスに取り付けたプロトン輸送部位とゲストのプロトン輸送分子との回転運動の連携を検証する。回転運動の連携でスムーズなプロトン移動を実現し，燃料電池の発電効率の向上に寄与する無加湿で高いプロトン伝導性を示す固体材料の開発を目指す。