Development of nuclear quadrupole resonance under voltage application

Publicly Offered Research

Project Area	Science on Interfacial Ion Dynamics for Solid State Ionics Devices
Project/Area Number	22H04618
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	野田泰斗京都大学, 理学研究科, 助教 (00631384)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000) Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000) Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords	NQR / 静電ポテンシャル / 電圧印加 / 非破壊 / 非接触
Outline of Research at the Start	化学ポテンシャルと、化学ポテンシャルに静電ポテンシャルを加えて得られる電気化学ポテンシャルは、電解質の安定性や界面保護膜の形成・成長、空間電荷層・イオン空乏層の形成、電解質内のイオン輸送に関わっている。しかし、固体電解質中のイオンが感じるポテンシャルを直接かつ非接触に測定する方法は存在しないと言って良い。四重極共鳴（NQR）は核位置の電場勾配を反映したスペクトルを非破壊かつ非接触に得ることができる分光学的手法である。電場勾配の積分が静電ポテンシャルであるため、固体電解質に電場を印加してNQRを測定すれば固体電解質内部の静電ポテンシャル分布を評価できる可能性がある。
Outline of Annual Research Achievements	化学ポテンシャルと、化学ポテンシャルに静電ポテンシャルの和で表される電気化学ポテンシャルは、電解質の安定性や界面保護膜の形成・成長、空間電荷層・イオン空乏層の形成、電解質内のイオン輸送に関わっている。しかし、固体電解質中のイオンが感じるポテンシャルを直接かつ非接触に測定する方法は存在しないと言って良い。本研究では、核四重極共鳴（NQR）という核位置の電場勾配を反映したスペクトルを非破壊かつ非接触に得ることができる分光学的手法を用いて、固体電解質内部の静電ポテンシャル分布を評価する手法を開発を目指す。前年度までに電圧を印加しながらNQRを測定できるプローブの試作機を制作して問題点を洗い出し、プローブ及びパルスシーケンスの改良を行った。また、実試料の選定にとりかかった。今年度では、実試料の評価をし、電圧を印加しながらNQR測定を実施する。測定試料の条件（(1)電池が組める固体電解質であること、(2)単結晶が手に入ること、(3)四極子核を含んでいること、(4)その核の占めるサイトの中心対称性が破れていること）を満たリチウムイオン固体電解質としてLi7La3Zr2O12を選定した。粉末Li7La3Zr2O12の139La NMRを測定し、DFT計算結果を初期値としてフィッティングすることで四極子パラメータを実験的に決定した。しかし、この決定に時間がかかってしまったことと、電池を組むのが存外に難しいことがわかり、残念ながら電池に電圧を印加しながらNQR測定まで到達できなかった。
Research Progress Status	令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和5年度が最終年度であるため、記入しない。