2021 Fiscal Year Research-status Report
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20K05086
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤井 孝太郎 東京工業大学, 理学院, 助教 (30635123)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 酸化物イオン伝導体 / 結晶構造解析 / 新材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では，Cs（セシウム）をはじめとする大きなイオンを含む新しいイオン伝導体の探索と，結晶構造解析によるイオン伝導メカニズムの解明を目指して研究を進めている．たとえばCsは利用できる陽イオンのなかで実質的に最も大きいことが特徴であり，Csを含む結晶構造は大きな格子をもち高いイオン伝導度に関係すると期待される．2021年度は，過去に発見したCsを含む酸化物イオン伝導体について，一部の元素を置換した材料の合成，電気化学的手法による伝導度の評価を行い，材料特性の改善に成功した．また，得られた材料について，放射光X線および中性子回折測定を実施し，得られたデータに基づいて構造解析を進め，イオン伝導メカニズムの考察を行った．
さらに，大きなイオンを活用するというアイデアを拡張し，酸塩化物として初の酸化物イオン伝導体を発見することにも成功した．対象である酸塩化物を合成し，電気化学的な手法を用いて酸化物イオン伝導があることを確認した．さらに，理論計算によって酸化物イオンが塩化物イオンより流れやすいことを明らかにし，そのイオン伝導経路を明らかにした．塩化物イオンは酸化物イオンより大きいため，大きな陰イオンの活用も有用なアプローチであることを示した結果である．
このほかにも新たな酸化物イオン・プロトン混合伝導体の発見や，高イオン伝導が知られている材料について，高温中性子回折データに基づく構造解析からイオン伝導経路の解明なども行った．
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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
目的としているCsを含むイオン伝導体の発展に留まらず，陰イオンに大きな塩化物イオンを含む酸塩化物で新しい酸化物イオン伝導体を発見することができた．このような新たな発見は，今後のイオン伝導体探索指針に大きく影響する価値のある成果であると言える．そのような発展性もあったため，おおむね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き，Csなどの大きなイオンを含むイオン伝導体の探索を進める．当初の大きな陽イオンであるCsを含む材料に研究対象を留めず，陰イオンについても大きなイオンサイズをもつものに注目して研究を発展させていく予定である．
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