2001 Fiscal Year Annual Research Report
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12130203
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
森永 正彦 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50126950)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中松 博英 京都大学, 化学研究科, 助手 (00150350)
村田 純教 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (10144213)
田中 信夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40126876)
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| Keywords | 軽元素 / 水素 / リチウム / 局在量子構造 / 電子状態 / 材料設計 / 酸化物 / カーボンナノチューブ |
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| Research Abstract |
水素やリチウムなどの軽元素は、金属酸化物を始めとする種々の物質の中で、特異な局在量子構造を持つ。これが水素吸蔵、プロトン伝導リチウムのインターカレーションなどの特異な現象を引き越す原因であると考えられる。本研究では、このような軽元素を含有する局在量子構造を、「量子かご」と呼び、その新しい学理を確立し、新規機能材料の設計指針を得ることを目的としている。平成13年度に得られた成果は、次の通りである。
(1)擬ポテンシャル法を用いて、プロトン伝導性酸化物SrZrO_3のプロトンの安定位置を求めた。また、全エネルギー計算による構造最適化を行い、プロトンおよびドーパントイオンの周りのイオン配置を調べた。
(2)カーボンナノチュブ中へのリチウムの吸蔵を調べ、Li吸蔵エネルギーはカーボンナノチュブの直径とともに変化し、直径が約0.8nmを越えると、外部吸蔵と内部吸蔵のLi吸蔵エネルギーは、ほぼ一致することが分かった。
(3)ZnO及びこれにドーバンを入れた試料を作製し、水素修飾による電気抵抗の変化を測定する実験を開始した。
(4)ペロブスカイト型マンガン酸化物の低温相での電荷配列現象を、角度分解EELSで調べた。また、ゼオライトを鋳型としたスーパー結晶を作製し、10nm以上の単位胞中の空洞に関係する局所電子状態をEELSで捉えることに成功した。
(5)L濃度の異なる物質的をモデル化して、種々のLiクラスターを検討した。局在量子構造およびLiが配置する原子の電子構造が、クラスター内Li原子数によって、大きく変化した。これは酸素などの軽原子でも見られなかったことで、Li内殻球が隣接原子を反発する力が弱く、配位構造に依存しているためと考えられる。内殻と価電子のエネルギーの空間的拡がりの差が少ないLi原子で起こる特異なことと解釈した。
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[Publications] Y.Liu, T.Fujiwara, H.Yukawa, M.Morinaga: "Alloying Effect on Electronic Structures of Lithium Intercalation Compounds"Computational Materials Science. 22. 309-317 (2001)
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[Publications] Y.Liu, T.Fujiwara, H.Yukawa, M.Morinaga: "Chemical Bonding in Lithium Intercalation Compound Li_xMn_2O_4(x=0,1,2)"Electrochimica Acta. 46. 1151-1159 (2001)
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[Publications] M.Morinaga, Y.Murata, R.Hashizume, Y.Sawaragi: "Remarkable Improvement in Steam Oxidation Resistance due to the Presence of Sulfur in High Cr Ferritic Steels"ISIJ International. 41. 314-316 (2001)
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[Publications] M.Morinaga, H.Yukawa, K.Nakatsuka, M.Takagi: "Roles of Constituent Elements and Design of Hydrogen Storage Alloys"Journal of Alloys and Compounds. 330. 20-24 (2002)
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[Publications] Y.Yoshino, Y.Liu, K.Tatsumi, I Tanaka, M.Morinaga, H.Adachi: "Enegetics of Hydrogen States in SrZrO_3"Materials Transcations. (印刷中). (2002)
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[Publications] Y.Murooka, K.Tsuda, N.Tanaka, M.Hibino, M.Tanaka: "Charge-Ordered Manganese Oxide Studied by Omega-Filter-Angular Resolved EELS"Proc. 59th Annual Meeting of Microscopy Society of America. 1146-1147 (2001)
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[Publications] H.Yukawa, M.Morinaga: "Advances in Quantum Chemistry, vol.37(Characteristics of Electronic Structures in Hydrogen Storage Alloys)(分担執筆)"Academic Press. 193-212 (2001)
