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結晶中での局所イオン移動を利用した新規機能開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J05886
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 機能物性化学
研究機関広島大学

研究代表者

加藤 智佐都  広島大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2016年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2015年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード誘電特性 / ポリオキソメタレート / プレイスラー型 / 誘電物性 / 磁気挙動 / ドーソン型
研究実績の概要

本研究では、分子内に2つのイオン安定サイトを有するリング状のポリオキソメタレート分子(以降POMと記載)を用い、分子内の安定サイト間イオン移動を利用した新規物性の創出を目指す。これは電池やキャパシタへの応用を目的とした従来のリチウムイオンやプロトン等の軽元素イオン伝導体開発とは大きく異なり、多彩な機能発現が期待できる。申請者は結晶内の移動に寄与するイオンとして多価・磁性イオンなどの重元素イオンを選択し、磁場や電場を用いたイオン移動制御とそれに伴う特異な磁気、電気物性の発現を狙う。本研究の達成により、これまで注目されていなかった結晶空間内の「局所イオン移動」現象に伴う新たな物性創出やデバイス作製が可能になると考える。
本年度は、テルビウムイオンを内包したプレイスラー型POMについて、局所イオン移動に伴う電気物性をより詳細に調査した。具体的には、分極の電場依存測定(P-E測定)や分極の温度依存測定(P-T測定)を行い評価した。P-E測定を200~330Kの温度領域で行ったところ、室温付近の温度でヒステリシスループを観測することに成功した。自発分極の値は290Kで極大となり、温度の低下と共に小さくなる様子も観測された。さらに0.55kV/cmの外部電場を印加しながら冷却した後昇温させながら焦電流測定を行ったところ、昇温速度に依存した焦電流ピークが観測された。得られた値を積分し、分極の温度依存性を見積もると、0.5K/minの掃引速度では280K付近で自発分極が消滅すること示唆された。一般的な強誘電体の自発分極は転移温度で必ず消失し、掃引温度による変化は観測されない。しかし、本系では掃引速度によって掃引速度によって分極の消失温度が変化したことから誘電ヒステリシスや焦電流は分極の緩和に由来していることが示唆される。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Synthesis, Characterisation, and Structure of a Reduced Preyssler-Type Polyoxometalate2017

    • 著者名/発表者名
      C. Kato, K. Maryunina, K. Inoue, S. Yamaguchi, H. Miyaoka, A. Hayashi, M. Sadakane, R. Tsunashima, and S. Nishihara
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 46 ページ: 602-604

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of ε-Keggin-type Cobaltomolybdate-based 3D Framework Material and Characterization Using Atomic-scale HAADF-STEM and XANES2017

    • 著者名/発表者名
      T. Igarashi, Z. Zhang, T. Haioka, N. Iseki, N. Hiyoshi, N. Sakaguchi, C. Kato, S. Nishihara, K. Inoue, A. Yamamoto, H. Yoshida, N. Tsunoji, W. Ueda, T. Sano, M. Sadakane
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 56 ページ: 2042-2049

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lanthanoid Template Isolation of the α-1,5 Isomer of Dicobalt(II)-Substituted Keggin Type Phosphotungstates: Syntheses, Characterization, and Magnetic Properties2016

    • 著者名/発表者名
      R. Gupta, F. Hussain, M. Sadakane, C. Kato, K. Inoue, and S. Nishihara
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 55 ページ: 8292-8300

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Preyssler型POM分子内でのイオン揺らぎの検証と物性評価2016

    • 著者名/発表者名
      西原禎文、加藤智佐都、市橋克哉、井上克也、中村貴義
    • 雑誌名

      物質・デバイス領域共同研究拠点 研究成果報告書

      巻: -

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] ランタノイドイオンを包接したPreyssler型POMの低温物性評価2015

    • 著者名/発表者名
      西原禎文、加藤智佐都、佐古渚、市橋克哉、井上克也、中村貴義
    • 雑誌名

      物質・デバイス領域共同研究拠点 研究成果報告書

      巻: -

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Cucurbiturilを含む機能分子材料の開発2015

    • 著者名/発表者名
      西原禎文、市橋克哉、佐古渚、加藤智佐都、井上克也、芥川智行
    • 雑誌名

      物質・デバイス領域共同研究拠点 研究成果報告書

      巻: -

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis and physical properties of tetrathiafulvalene derivatives with ferrocene-terminated substituents2014

    • 著者名/発表者名
      Yoko Tatewaki, Kei Mizuguchi, Chisato Kato, Sadafumi Nishihara, and Shuji Okada
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 43 号: 7 ページ: 1131-1133

    • DOI

      10.1246/cl.140264

    • NAID

      130004868264

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A magnetically isolated cuprate spin-ladder system: synthesis, structures, and magnetic properties2014

    • 著者名/発表者名
      Xiao Zhang, Sadafumi Nishihara, Yuki Nakano, Erina Yoshida, Chisato Kato, Xiao-Ming Ren, Kseniya Yu. Maryunina and Katsuya Inoue
    • 雑誌名

      Dalton Trans.

      巻: 43 号: 34 ページ: 12974-12981

    • DOI

      10.1039/c4dt01746c

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical network of single-crystalline metal oxide nanoclusters wired by n-molecules2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Tsunashima, Yoshifumi Iwamoto, Yusuke Baba, Chisato Kato, Katsuya Ichihashi, Sadafumi Nishihara, Katsuya Inoue, Katsuya Ishiguro, Yu-Fei Song and Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 53 号: 42 ページ: 11228-11231

    • DOI

      10.1002/anie.201406223

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] プレイスラー型ポリオキソメタレートを用いた単分子誘電体の開発2017

    • 著者名/発表者名
      加藤智佐都, 町田亮, Maryunina Kseniya, 綱島亮, 帯刀陽子, 井上克也, 西原禎文
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      神奈川県横浜市
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Preyssler型ポリオキソメタレート中のイオン移動に由来する誘電物性2016

    • 著者名/発表者名
      加藤智佐都, 町田亮, Maryunina Kseniya, 井上克也, 綱島亮, 帯刀陽子, 西原禎文
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 発表場所
      兵庫県神戸市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Functional development of Preyssler-type polyoxometalate with ion fluctuation2016

    • 著者名/発表者名
      Chisato Kato, Ryo Machida, Kseniya Maryunina, Katsuya Inoue, Ryo Tsunashima, Yoko Tatewaki, Sadafumi Nishihara
    • 学会等名
      ICMM2016 Satellite Meeting New Frontier of Multi-functional Magnets
    • 発表場所
      広島県広島市
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dielectric properties of Preyssler-type polyoxometalate with lanthanide ion fluctuations2016

    • 著者名/発表者名
      Chisato Kato, Sadahumi Nishihara, Kseniya Maryunina, Ryo Tsunashima, Yoko Tatewaki , Katsuya Inoue
    • 学会等名
      42nd International Conference on Coordination Chemistry ICCC2016
    • 発表場所
      Brest、France
    • 年月日
      2016-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical Properties with Ion Fluctuation in Polyoxometalate2016

    • 著者名/発表者名
      加藤智佐都、西原禎文、Kseniya Maryunina、綱島亮、帯刀陽子、井上克也
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of a structural ion fluctuation in Preyssler-type polyoxometalate salt2015

    • 著者名/発表者名
      Chisato Kato, Sadafumi Nishihara, Kseniya Maryunina, Ryo Tsunashima, Yoko Tatewaki, and Katsuya Inoue
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • 発表場所
      ホノルル、アメリカ合衆国
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preyssler型Polyoxometalateにおける局所的イオン移動の観測2015

    • 著者名/発表者名
      加藤智佐都
    • 学会等名
      錯体化学若手の会 若手研究会 夏の学校2015
    • 発表場所
      セントコア山口
    • 年月日
      2015-08-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Dielectric Properties of Polyoxometalate with Ion Fluctuation2015

    • 著者名/発表者名
      Chisato Kato, Sadafumi Nishihara, Kseniya Maryunina, Ryo Tsunashima, Yoko Tatewaki, and Katsuya Inoue
    • 学会等名
      The 5th Asian Conference on Coordination Chemistry
    • 発表場所
      香港大学、香港
    • 年月日
      2015-07-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子内空間におけるイオン揺らぎの発現2015

    • 著者名/発表者名
      加藤智佐都
    • 学会等名
      キラル物性研究拠点および日本学術振興会先端拠点形成事業「スピンキラリティを軸にした先端材料コンソーシアム」共同研究会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2015-04-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] α-Dawson型ポリオキソメタレートの選択的合成法の確立2015

    • 著者名/発表者名
      加藤智佐都,西原禎文,Maryunina Kseniya,綱島亮,帯刀陽子,井上克也
    • 学会等名
      日本化学会 第94春季年会
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Preyssler型ポリオキソメタレート分子内でのイオン移動の観測と物性調査2014

    • 著者名/発表者名
      加藤智佐都,西原禎文,Maryunina Kseniya,綱島亮,帯刀陽子,井上克也
    • 学会等名
      2014年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      山口大学
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] イオン移動機構を有するプレイスラー型polyoxometalateの物性2014

    • 著者名/発表者名
      加藤智佐都,西原禎文,Maryunina Kseniya,綱島亮,帯刀陽子,井上克也
    • 学会等名
      第8回 分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] プレイスラー型ポリオキソメタレート分子の内部空間を利用した機能開発2014

    • 著者名/発表者名
      加藤智佐都, 西原禎文, Kseniya Maryunina, 綱島亮, 帯刀陽子, 川俣純, 鈴木康孝, 井上克也
    • 学会等名
      第7回 中国四国地区錯体化学研究会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2014-04-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] マルチフェロイック材料及びそれを用いたメモリ2016

    • 発明者名
      西原禎文、丸山莉央、加藤智佐都、井上克也
    • 権利者名
      西原禎文、丸山莉央、加藤智佐都、井上克也
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-08-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 分子性金属酸化物クラスター、分子性金属酸化物クラスター結晶、分子性金属酸化物クラスター結晶凝集体、分子メモリ、結晶メモリ及び分子性金属酸化物クラスターへの分子分極形成方法2015

    • 発明者名
      西原禎文、加藤智佐都、井上克也
    • 権利者名
      広島大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-11-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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