2006 Fiscal Year Annual Research Report
電子密度分布に基づく水素貯蔵材料の統一的な理解と量子材料設計への新しい展開
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17106008
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
森永 正彦 名古屋大学, 大学院工学研究科, 教授 (50126950)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村田 純教 名古屋大学, 大学院工学研究科, 助教授 (10144213)
湯川 宏 名古屋大学, 大学院工学研究科, 助手 (50293676)
関根 理香 静岡大学, 理学部, 助教授 (50211321)
折茂 慎一 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (40284129)
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| Keywords | 水素貯蔵材料 / 量子材料設計 / 電子密度 / 分子軌道法 / 化学結合 / 水素化物 / ラマン分光 / エネルギー密度解析. |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、水素貯蔵材料を電子レベルから基礎的に理解し、量子材料設計の新しい展開を図ることにある。そのために、各種水素化合物中の水素-金属(または非金属)原子間の化学結合に注目し、電子構造の計算とラマン分光スペクトル等の実験を組み合わせて研究を進めている。本年度に得られた研究成果は、以下の通りである。
1.水素化物の化学結合のエネルギースケールでの統一的解析に成功した。電子系の全エネルギーをエネルギー密度解析(EDA)を用いて、構成元素に振り分けることにより、水素化物中の各構成原子の原子化エネルギーを理論的に求めた。構成原子(水素とM原子)の原子化エネルギーを両軸にとることによって、原子化エネルギー図ができる。化学結合様式の大きく異なる、金属系、無機系(錯体系)および有機系水素化物が、一枚の原子化エネルギー図の中で整理できる。
2.有機系水素貯蔵材料として、例えば、シクロヘキサン(C_6H_<12>)/ベンゼン(C_6H_6)系などがあるが、これら炭化水素(C_mH_n)において、水素の原子化エネルギーはいつも一定である。一方、炭素の原子化 エネルギーは、炭素数と水素数の比(m/n)とともに直線的に増加しており、実に巧妙に化学結合が形成されていることを発見した。
3.代表的なアラネートであるNaAlH_4の分解過程をその場ラマン分光測定により調べた。一連の実験と計算より、Al元素の周りに水素が四配位したNaAlH_4から六配位したNa_3AlH_6へ分解するときに、中間遷移状態で現れる可能性があることが示唆された。
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