2021 Fiscal Year Annual Research Report
アパタイト型酸化物イオン伝導体の高イオン伝導度の構造的要因解明と新材料の創出
Publicly Offered Research
| Project Area | New Materials Science on Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores |
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| Project/Area Number |
20H05184
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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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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 酸化物イオン伝導体 / アパタイト型構造 / 結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アパタイト型構造をもつ酸化物イオン伝導体は，高いイオン伝導度を示す重要な材料である．その高いイオン伝導度を示す要因となる機能コアの解明と，その解明された機能コアに基づく材料の探索は，新たな酸化物イオン伝導体を発見するうえで重要な課題となっている．本課題では，アパタイト型構造をもつ酸化物イオン伝導体を中心に，「イオン伝導経路・メカニズムの解明」，「酸化物イオン伝導体の機能コアの解明」，「解明した機能コアに基づく新材料探索」を実施することを目的としている．特に，単結晶中性子回折法という細かい構造情報が明らかにできる手法を用いることが特徴である．
本課題では，アパタイト型ランタンシリコン酸化物，ランタンゲルマニウム酸化物，ネオジムシリコン酸化物について，単結晶中性子回折測定をJ-PARC Senjuにて実施した．数ミリメートルの大きさをもった単結晶をそれぞれの試料について用意し，金属ワイヤーを用いて回折計に結晶をマウントし，測定を実施した．一部の試料については，真空加熱炉を用いて高温測定を実施した．測定は白色中性子を用いた飛行時間法により実施した．測定したデータを解析できるデータに変換し，構造解析を進めた．高温において一部の酸化物イオンの原子変位パラメーターが大きくなる様子が明らかとなり，イオン伝導に関係していることを明らかにした．また，高いイオン伝導度を示すことが知られている他の材料についても，高温中性子回折測定を実施し，そのイオン伝導経路を明らかにすることに成功した．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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