Understanding of Mixed Anion Compounds: Analyses of Chemical, Structural and Electronic States

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Synthesis of Mixed Anion Compounds toward Novel Functionalities
• Project/Area Number: 16H06440
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Hayashi Katsuro 九州大学, 工学研究院, 教授 (90397034)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 八島 正知 東京工業大学, 理学院, 教授 (00239740) ; 木本 浩司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 副拠点長 (90354399) ; 吉田 朋子 大阪市立大学, 人工光合成研究センター, 教授 (90283415) ; 桑原 彰秀 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 主任研究員 (30378799) ; 稲田 幹 九州大学, 中央分析センター(筑紫地区), 准教授 (40624979) ; 野田 泰斗 京都大学, 理学研究科, 助教 (00631384) ; 山本 隆文 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80650639) ; 設樂 一希 大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (40756805)
• Project Period (FY): 2016-06-30 – 2021-03-31
• Keywords: 複合アニオン化合物 / 構造解析 / 第一原理計算 / ヒドリドイオン / 高速イオン伝導 / 配位多面体幾何 / 放射光X線分光

Outline of Final Research Achievements

For the evaluation of “mixed anion compounds”, the conventional research style has not been applicable and the evaluation and analysis methods had not been established at all. To overcome this, leading researchers about advanced material evaluation have collaborated with each other as well as with research groups of the synthesis and the materials functions. Regarding issues on the evaluation and characteristics of mixed anion compounds, the first half of the project focused on the methodology of light-element anion identification and relevant structural analysis, the clarification of the specificity of hydride (H-) ions, and the clarification of coordination polyhedral geometry through joint experimental and theoretical researches. After that, we focused on the dynamics of mixed anion systems, expanded to the analysis and understanding of materials systems and processes beyond crystals, and finally elaborated on the exploration and theoretical analysis of new ionic conductors.

Free Research Field

無機固体化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで金属酸化物系結晶が主体であった、無機固体化合物の理解を酸窒化物、酸フッ化物、ハロゲン水素化物、その他多様な系に領域を拡大し、それぞれの評価解析の実績と複合的な解析手法による評価手段を確立することで、複合アニオン化合物の科学の分野の拡大に寄与した。複合アニオンに特徴的な学理の確立(特に、上記のヒドリドイオンの特異性、配位多面体幾何)に寄与し、物質と機能探索と、第一理論計算の協同の有効性を、実例をもって示した。複合アニオン系のダイナミクスに関わる研究で、新しい電気化学デバイスに繋がる高速イオン伝導性など、実用的に重要な知見を得て、今後のさらなる発展の足掛かりとした。