2023 Fiscal Year Annual Research Report
構造解析による超セラミックスの機能発現メカニズム解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Supra-ceramics: Molecule-driven frontier of inorganic materials |
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| Project/Area Number |
23H04618
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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) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 結晶構造解析 / X線回折 / 中性子回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は，本学術変革領域の共同研究者と密接に連携し，新しい超セラミックス材料や関連する新材料について，単結晶X線回折・粉末X線回折・粉末中性子回折を用いた構造解析を進め，特異な構造や機能が発現する要因を調べた．20μm程度の大きさをもつ単結晶が得られている材料については，単結晶X線回折法により構造を決めた．キラルな分子ユニットが入り非中心対称性の構造に結晶化する材料については，異常散乱項を考慮した解析で，その絶対構造を決めることができた．また，炭素，窒素，酸素や水素などの比較的軽い元素を含む材料については，散乱能が原子番号に比例しない中性子回折法を活用した構造解析を実施した．不規則構造をもつ材料については，低温から高温にかけて測定を実施し，その不規則化が動的な要因なのか，静的な要因なのかについて解析を進めている．また，中性子全散乱による局所構造解析も進めており，両手法を合わせて不規則化を起こす要因を調べている．温度変化に伴い複雑に相変化する材料については，温度可変のX線回折測定を行い，どのような結晶相が含まれるかを明らかにしたあと，各相の結晶構造解析を進めている．また，新しい材料探索も進めており，トップレベルに高い伝導度をもつ新しいイオン伝導体を発見することにも成功した．その結晶構造を精密に調べたところ，構造中の配位状態（化学結合）の柔軟性が，高いイオン伝導に大きく関係していることを明らかにした．このような新しい知見は，今後の新材料探索の指針の一つとなると期待される．
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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
領域内の研究者と密接に連携して研究を進める体制が整い，すでにいくつかの新材料について，その結晶構造を明らかにし，構造の成り立ちや物性との関係について議論を進めている．セラミックスと分子の融合を考える超セラミックスとしての視点で材料の構造や特性を考えることで，新たな視点で材料を見ることができ，今後の新材料探索の指針として活用できる成果が得られている．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き領域内の研究者と密接に連携して，超セラミックスの特異な構造と機能について調べる．超セラミックス材料には，不安定な材料などがあり，構造解析を行うための実験が難しい場合がある．不安定な材料についても構造解析用のデータ測定などができるような対策を考え，より踏み込んだ議論ができることを目標の一つにする．
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