2018 Fiscal Year Annual Research Report
原子スケール酸化物表面制御を基盤とした革新的環境・エネルギー材料創製
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18H03876
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
一杉 太郎 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90372416)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福村 知昭 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (90333880)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多種類の金属元素を含む金属酸化物(以後、複合酸化物)の表面/界面は、触媒や電池反応が起きる舞台として極めて重要である。そこで、原子レベル空間分解能で表面/界面電子状態を明らかにし、かつ、表面/界面特性を評価することが期待される。
本年度、酸化物薄膜作製技術と走査トンネル顕微鏡(STM)技術を組み合わせ、SrVO3エピタキシャル薄膜表面における原子構造や特異な電子状態を明らかにしてきた。SrVO3の膜厚が薄いときに、特異な表面構造が現れることを明らかにした。さらに、燃料電池材料((La,Ca)MnO3)に着目し、STMを用いた表面原子配列解明と電子状態の評価を進めた。第一原理計算と組み合わせて議論を深めている。
TiO2エピタキシャル薄膜を用いた全固体薄膜電池は極めて良好な電池特性を示した。この薄膜表面の平坦性が非常に高いため、全固体電池における固体電解質/電極界面は極めて平坦である。そこで、この界面におけるイオンの移動について、最先端の計測法により解析を進める予定である。その際、オペランド測定が重要である。また、Naイオン電池材料として期待されるNaCrO2について、エピタキシャル薄膜の成長に成功した。
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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
計画通り、複合酸化物表面の原子構造を明らかにした。また、NaやLiを含む酸化物作製にも成功しており、順調に研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
燃料電池材料((La,Ca)MnO3)に着目し、表面原子配列解明、電子状態の評価を進めた結果を論文にまとめる。さらに、アナターゼ型とルチル型TiO2に着目し、その電子物性とLiイオン伝導特性を明らかにする。それらのエピタキシャル薄膜を活用して全固体電池を作製し、固体電解質/電極界面におけるイオンの移動について、最先端の計測法により解析を進める。TiO2にNbをドープすると非常に高い電子伝導性が発現することが知られており、その電子伝導性とLiイオン伝導性の相関についても検討を進める。また、金属的伝導性を有するSrVO3について薄膜表面の構造と電子状態
を原子レベルで詳細に調べる予定である。
以上より、材料開発と共に原子レベル空間分解能での触媒・電池反応の学理を構築する。
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[Journal Article] Li-Diffusion in Spinel Li[Ni1/2Mn3/2]O4 Powder and Film Studied with μ+SR2018
Author(s)
Jun Sugiyama, Hiroshi Nozaki, Izumi Umegaki, Kazuhiko Mukai, Stephen P. Cottrell, Susumu Shiraki, Taro Hitosugi, Yasmine Sassa, Andreas Suter, Zaher Salman, Thomas Prokscha, and Martin Mansson
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Journal Title
JPS Conference Proceedings
Volume: 21
Pages: 011015
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] LE-μ+SR Study of Superconductivity in the Thin Film Battery Material LiTi2O42018
Author(s)
M. Mansson, O.K. Forslund, H. Nozaki, I. Umegaki, S. Shiraki, T. Hitosugi, T. Prokscha, Z. Salman, A. Suter, Y. Sassa, and J. Sugiyama
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Journal Title
JPS Conference Proceedings
Volume: 21
Pages: 011025
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] TiO2/TNO homojunction introduced in a dye-sensitized solar cell with a novel TNO transparent conductive oxide film2018
Author(s)
Masayuki Okuya, Jun Sato, Takeshi Endo, Ryo Iwaki, Shuichiro Takemura, Ryosuke Muramoto, Viola Nagygyorgy, Janos Madarasz, Shoichiro Nakao, Naoomi Yamada, Enju Sakai, Taro Hitosugi, and Tetsuya Hasegawa
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Journal Title
Journal of the American Ceramic Society
Volume: 101
Pages: 5071-5079
DOI
Peer Reviewed
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