Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
「超セラミックスの示す特異な機能がどのように発現するか？」，「超セラミックスが形成する多彩な構造が，どのような科学に基づいて考えることができるか？」という課題に対し，単結晶および粉末X線・中性子回折に基づく結晶構造解析や，電子密度・核密度レベルの精密構造解析，特殊環境下における結晶構造の解析などを用いて解決を目指す．また，過去に自分が発見した新しいセラミック材料に分子ユニットを導入することで，新しい超セラミック材料の探索も進める．
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．
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
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．
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．
All 2024 2023
All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results, Peer Reviewed: 6 results, Open Access: 7 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Invited: 1 results)
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 146 Pages: 11235-11244
10.1021/jacs.4c00265
Dalton Transactions
Volume: 53 Issue: 12 Pages: 5373-5381
10.1039/d4dt00165f
Angewandte Chemie International Edition
Volume: 63 Issue: 15
10.1002/anie.202401779
Communications Materials
Volume: 4 Issue: 1 Pages: 42-42
10.1038/s43246-023-00364-5
Chemistry of Materials
Volume: 35 Issue: 22 Pages: 9774-9788
10.1021/acs.chemmater.3c02378
Inorganic Chemistry
Volume: 62 Issue: 26 Pages: 10481-10489
10.1021/acs.inorgchem.3c01524
Journal of the American Chemical Society
Volume: 145 Issue: 36 Pages: 19759-19767
10.1021/jacs.3c05390
