| Project/Area Number |
21K18936
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
大谷 亮 九州大学, 理学研究院, 准教授 (30733729)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 極性 / シアノ錯体 / イオン伝導 / プロトン伝導 / 金属錯体 |
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| Outline of Research at the Start |
本申請研究では、プロトン伝導性を示す極性材料を合成し、小さなバイアス電場によるプロトン整流の相対方向をパルス強電場によって制御することができるプロトン整流特性の電気スイッチング材料開発を目的とする。金属錯体分子集積と固体化学的な手法を組み合わせた極性材料の合成開発とプロトン整流性の特性評価およびメカニズム解明を併せて行うことで、世界初のイオン整流特性を示す単一固体材料を開拓し確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
極性プロトン伝導体K2MnN(CN)4.H2Oの単結晶試料を用いて、強誘電特性の評価を行った。湿度80％において1kV/cmの印可電圧で測定したところ、32mC/cm2という巨大な分極値が確認された。これは、結晶構造に基づいて計算された10uC/cm2という値とは大きく異なっており、結晶格子を超えたイオンの移動に起因した分極現象であると考えられる。すなわち、外部電場により移動したプロトンが極性骨格にトラップされることで、電場を切っても分極状態が維持されることによるものであると考察した。また興味深いことに、粉末ペレット試料においても同様の強誘電ヒステリシスが得られた。分極値は2桁程度の減少が確認されたが、既存の強誘電材料と比較しても極めて大きな分極値であった。また温度上昇により分極値の増加が観測され、イオン運動性の分極現象への寄与が示唆された。
一方で、湿度0％においては強誘電ヒステリシスは観測されず、結晶構造解析から明らかとなっている無極性構造体と一致した結果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初目的としていた極性結晶K2MnN(CN)4.H2Oの示すプロトン整流特性に関する物性解析が進んでいるだけではなく、全く新しい強誘電特性を見出したことから判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、類縁体である極性結晶Li2MnN(CN)4.3H2Oのイオン電導特性と強誘電性の評価を進める。特に、PUND法を用いた強誘電評価により真の分極値を求めると同時に、イオンの緩和速度を評価する。また、K2MnN(CN)4.H2Oとの比較により、イオン伝導性と強誘電性との相関関係を明らかにする。
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Report
(2 results)
Research Products
(22 results)
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[Journal Article] Exploration of glassy state in Prussian blue analogues2022
Author(s)
Ma Nattapol、Ohtani Ryo、Le Hung M.、Sorensen S. S.、Ishikawa Ryuta、Kawata Satoshi、Bureekaew Sareeya、Kosasang Soracha、Kawazoe Yoshiyuki、Ohara Koji、Smedskjaer Morten M.、Horike Satoshi
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 13
Issue: 1
Pages: 4023-4023
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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