2017 Fiscal Year Research-status Report
新たな固体電解質の開発に向けた超イオン導電体の形成要因の研究
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16K17766
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
田原 周太 琉球大学, 理学部, 准教授 (80468959)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 液体の構造因子 / 分極可能イオンモデル / 分子動力学シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は、超イオン導電体として知られるAgI-CuI混合系の溶融相に対して、SPring-8およびJ-PARCで測定した回折データとアニオン分極可能イオンモデル(PIM)を考慮した分子動力学シミュレーションからAgおよびCuイオンの分布について調べた。X線回折データにも中性子回折データにも、構造因子のQ=1/A付近に中距離秩序の存在を示すfirst sharp diffraction peak(FSDP)が観測されている。シミュレーションの結果では、アニオン分極を考慮しない剛体イオンモデル(RIM)ではFSDPが現れないが、PIMを考慮した場合はFSDPが現れ、実験データを再現できるようになることがわかった。また、Ag-AgやCu-Cu間の距離は典型的な溶融塩であるRbClのRb-Rb間距離に比べて著しく近くなっていることがわかった。これはAgやCuイオンのサイズがアニオンに比べて小さいことも一因ではあるが、アニオンの分極による電気双極子から発生する電場の影響が大きいことがわかった。Ag, Cuイオンはアルカリ金属と比べてハロゲンイオンと共有結合を示すことが知られており、このことが陰イオンの形を歪め、アニオンの分極を促すと考えられる。今回のシミュレーション結果では、Ag-Ag, Cu-Cu相関に加えて、Ag-Cu相関でも短い距離を取れることがわかった。このことから、AgとCuイオンの協働的な運動も可能性として考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に詳述したように、CuI-AgI混合系の溶融相の構造について一定の理解が進んだ。当初予定していた溶融貴金属ハライドーアルカリハライドの研究は、アルカリハライドの潮解性のために実施できなかったが、CuI-AgI混合系は潮解性が低いため、代替した研究を行うことにより、研究計画に遅れを生じさせずに研究を進めることができた。このことを考慮し、本研究はおおむね順調に進展していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に行った溶融CuI-AgIの構造研究により、Cu, Ag, Iのそれぞれの原子配置の3次元数値データが得られているので、これを基にして、3次元空間の解析を行い、詳細な構造について考察していきたい。特に、溶融状態と超イオン導電相に構造的な類似性が見られるかどうかについて調べることは、イオン伝導メカニズムをしる上で有意義であると考えている。
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