Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
アパタイト型酸化物イオン伝導体について，高温単結晶中性子回折法，局所構造解析，理論計算を組み合わせて，それらのイオン伝導度，イオン伝導の特徴（伝導度の異方性や活性化エネルギーなど）を説明する構造的要因を調べ，系統的にアパタイト型酸化物イオン伝導体の機能コアを解明する．
本研究課題では，アパタイト型構造をもつ材料をはじめとする酸化物イオン伝導体やプロトン伝導体について，主にX線回折や中性子回折を用いて高いイオン伝導を示す構造的な要因を明らかにすること，これまでに解明した機能（イオン伝導）と構造の関係に基づいて，新しいイオン伝導体を探索することを目的としている．アパタイト型構造材料については，いくつかの物質について，単結晶を用いた高温中性子回折実験をJ-PARC MLFにて実施し，得られたデータに基づく結晶構造解析を進め，アパタイト型の酸化物イオン伝導体における高いイオン伝導が発現する要因を調べた．また，高い酸化物イオン伝導度を示す材料について，一般的な回折法では調べることが難しい元素の規則配列を固体NMR・共鳴X線回折・量子化学計算の組み合わせで明らかにすることにも成功した．新材料探索では，イオンが流れやすい構造や，プロトン伝導体に重要な水の受け皿となる酸素空孔をもつ構造に注目することで，いくつもの新しい酸化物イオン伝導体，プロトン伝導体を発見することに成功し，既存の材料を上回る伝導度も達成した．その高い機能が発現する要因はX線や中性子回折を用いた精密な構造解析から明らかにした．本研究課題を通して明らかにした機能コアや，機能コアに注目した新材料探索が多くのイオン伝導体の発見につながったことは，今後のイオン伝導体に関する研究を発展させる重要な成果である．
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2024 2023 2022
All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results, Peer Reviewed: 5 results, Open Access: 5 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results, Invited: 2 results)
Journal of Solid State Chemistry
Volume: 329 Pages: 124380-124380
10.1016/j.jssc.2023.124380
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 146 Pages: 11235-11244
10.1021/jacs.4c00265
Nature Communications
Volume: 14 Issue: 1 Pages: 2337-2337
10.1038/s41467-023-37802-4
Communications Materials
Volume: 4 Issue: 1 Pages: 42-42
10.1038/s43246-023-00364-5
Chemistry of Materials
Volume: 35 Issue: 22 Pages: 9774-9788
10.1021/acs.chemmater.3c02378
Inorganic Chemistry
Volume: 61 Issue: 31 Pages: 12327-12336
10.1021/acs.inorgchem.2c01662
