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ユビキタス酸化物による環境にやさしい機能性誘電体の創出

研究課題

研究課題/領域番号 16H06115
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 無機材料・物性
研究機関名古屋大学

研究代表者

谷口 博基  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (80422525)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
キーワード誘電体 / 強誘電体 / 焦電体 / 強弾性体 / 構造相転移 / シリケート / アルミネート / ゼオライト / 誘電体物性 / 電子・電気材料 / 構造・機能材料 / 物性実験 / 酸化物 / 強誘電性 / 焦電性
研究成果の概要

欠損層状ペロブスカイト型 (Bi1-xLax)2SiO5の合成と物性評価に取り組み、x = 0.1の組成において、100 ~ 600 Kの極めて広い温度範囲で比誘電率100以上、温度変化率200 ppm/K以下(商用規格20 ~ 125℃では30 ppm/℃以下)を達成した。一方、アルミネートソーダライト型A8[AlO2]12(XO4)2では、A = Ca, Sr、X = W, Mo, Sの合成と物性評価に取り組み、本系の物性相図を明らかにするとともに、間接型強誘電性、歪みガラス状態、リエントラント構造相転移、反強誘電性などの新規物性相と、PZTを凌駕する優れた焦電発電特性を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

機能性誘電体材料開発は、これまでペロブスカイト型酸化物に代表される酸素“八面体”系物質において進められてきたが、その進展は近年飽和しつつあり、材料開発の新機軸となる新たな物質系の開拓が重要な課題となっている。それに対して本研究では、酸素“四面体”系物質に着目することで、従来とは全く異なる方針の下で機能性誘電体材料開発を実施した。その結果、優れた機能性を備えたシリケート及びアルミネート系物質群を見出すに至った。シリケート及びアルミネートは地殻の大部分を構成し、地球上で最も豊富に存在する物質系である。したがって本研究の成果は、真に自然と調和したな科学技術の構築に対して大いに貢献するものである。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 6件、 招待講演 17件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Antiferroelectric to antiferroelectric-relaxor phase transition in calcium strontium sulfoaluminate2019

    • 著者名/発表者名
      T. Wakamatsu, G. Kawamura, T. Abe , Y. Nakahira, S. Kawaguchi, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa, I. Terasaki, and H. Taniguchi
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 58 号: 22 ページ: 15410-15416

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b02495

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-pressure compressibility and electronic properties of bismuth silicate Bi2SiO5 from synchrotron experiments and first-principles calculations2019

    • 著者名/発表者名
      A. Girard, M. Stekiel, W. Morgenroth, H. Taniguchi, V. Milman, A. Bosak, and B. Winkler
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 99 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.064116

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural variations and dielectric properties of (Bi1-xLax)2SiO5 (0<x<0.1): Polycrystallines synthesized by crystallization of Bi-Si-O and Bi-La-Si-O glasses2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Taniguchi、Shingo Tatewaki、Shintaro Yasui、Yasuhiro Fujii、Jun-ichi Yamaura、Ichiro Terasaki
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 2 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.2.045603

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Competing structural instabilities in Bi2SiO52018

    • 著者名/発表者名
      A. Girard, H. Taniguchi, S. M. Souliou, M. Stekiel, W. Morgenroth, A. Minelli, A. Kuwabara, A. Bosak, and B. Winkler
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 98 号: 13

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.134102

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improper ferroelectricity in stuffed aluminate sodalites for pyroelectric energy harvesting2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Maeda, T. Wakamatsu, A. Konishi, H. Moriwake, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa, K. Tanabe, I. Terasaki, H. Taniguchi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Applied

      巻: 7 号: 3 ページ: 034012-034012

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.7.034012

    • NAID

      120006318716

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improper ferroelectrics as high-efficiency energy conversion materials2017

    • 著者名/発表者名
      T. Wakamatsu, K. Tanabe, I. Terasaki, and H. Taniguchi
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi RRL

      巻: 2017 号: 5 ページ: 201700009-201700009

    • DOI

      10.1002/pssr.201700009

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 酸素四面体系化合物における機能性誘電体の探索2020

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 学会等名
      新機能無機物質探索研究センター・シンポジウム、東北大学多元物質科学研究所、2020年2月17日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural Phase Transitions and Improper Ferroelectricity in Aluminate-Sodalite-type Oxides2019

    • 著者名/発表者名
      H. Taniguchi
    • 学会等名
      MCL Seminar, Materials Center Leoben, September 25
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural Phase Transitions and Improper Ferroelectricity in Aluminate-Sodalite-type Oxides2019

    • 著者名/発表者名
      H. Taniguchi, C. Moriyoshi, H. Moriwake, and I. Terasaki
    • 学会等名
      MRM2019, Yokohama, December 10-14, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Element Substitution on Improper Ferroelectric Ca8[AlO2]12(MoO4)22019

    • 著者名/発表者名
      K. Maruyama, A. Nakano, I. Terasaki, and H. Taniguchi
    • 学会等名
      PACRIM13, Okinawa, Japan October 27-November 1, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 層状シリケート型新強誘電体Bi2SiO5の強誘電性と異種元素置換効果2019

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所ワークショップ、東北大学金属材料研究所、2019年12月16-17日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アルミネート系化合物における新規機能性誘電体の開発2019

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 学会等名
      第6回 大型実験施設とスーパーコンピュータとの連携利用シンポジウム、秋葉原UDX、2019年9月17日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アルミネートソーダライト型酸化物(Ca1-xSrx)8[AlO2]12(MoO4)2_ (0.5≦x≦1.0) のリエントラント構造相転移2019

    • 著者名/発表者名
      青木伸雅, 中埜彰俊, 中平夕貴, 森吉千佳子, 黒岩芳弘, 寺崎一郎, 谷口博基
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会、九州大学、2019年3月14-17日
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 間接型強誘電体Ca8[AlO2]12(MoO4)2における[AlO2]-フレームワークへの異種元素置換効果2019

    • 著者名/発表者名
      丸山広司, 中平夕貴, 安部友啓, 河村元太, 森吉千佳子, 黒岩芳弘, 寺崎一郎, 谷口博基
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会、九州大学、2019年3月14-17日
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 放射光X線回折によるアルミネートソーダライト(Ca, Sr)8[AlO2]12(SO4)2の構造相転移2019

    • 著者名/発表者名
      河村元太, 中平夕貴, 若松徹A, 森吉千佳子, 黒岩芳弘, 谷口博基, 寺崎一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会、九州大学、2019年3月14-17日
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Ferroelectricity in Oxides with Tetrahedrally Coordinated Si and Al2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Taniguchi
    • 学会等名
      SAF-FMA-AMF-AMEC-PFM Joint Conference (IFAAP), Hiroshima, 27 May - 1 June 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Improper Ferroelectric Stuffed Aluminate Zeolites for Pyroelectric Energy Harvesting2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Taniguchi
    • 学会等名
      5th TYC Energy Materials Workshop, London, 25-27 July 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Ferroelectricity and Functional Dielectric Properties in Bi2SiO5-based Compounds2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Taniguchi
    • 学会等名
      12th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics, Nara, 5-8 Aug 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Structural Instability and Improper Ferroelectricity in Aluminate-Sodalite-type Oxides2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Taniguchi, Chikako Moriyoshi, and Hiroki Moriwake
    • 学会等名
      Asian Crystallographic Association (AsCA) Conference 2018, Auckland, 2-5 Dec 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Unique Ferroelectric and Dielectric Functionalities in Aluminates2018

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 学会等名
      CEMS Topical Meeting on modern ferroelectrics 2018、理研(和光)、2018年10月25-26日
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 間接型強誘電性に着目した焦電発電素子材料開発2018

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 学会等名
      第4回エネルギーマネージメント・材料デバイス技術分科会、日立中央研究所、2018年10月26日
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ペロブスカイト型酸化物における強誘電性の起源と、非ペロブスカイト型酸化物における新強誘電体の設計2018

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 学会等名
      日本学術振興会第166委員会「透明酸化物光・電子材料」第81回研究会、東工大蔵前会館、2018年11月16日
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 充填ゼオライト型酸化物 Ca8[(Al1-xGax)O2]12(MoO4)2の構造相転移と誘電特性2018

    • 著者名/発表者名
      丸山広司、中平夕貴、安倍友啓、河村元太、森吉 千佳子、黒岩 芳弘、寺崎 一郎、谷口 博基
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム、名古屋工業大学、2018年9月5-7日
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 間接型強誘電体(Ca1-xSrx)8[AlO2]12(MoO4)2の構造相転移と弾性応答2018

    • 著者名/発表者名
      中森大貴, 寺崎一郎, 谷口博基
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会、同志社大学、2018年9月9-12日
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Improper Ferroelectricity in Stuffed Aluminate Sodalites for Pyroelectric Energy Harvesting2018

    • 著者名/発表者名
      H. Taniguchi
    • 学会等名
      APS March Meeting, Los Angels, 5-9 March 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アルミネートソーダライト型酸化物(Ca1-xSrx)8[AlO2]12(MoO4)2 の構造相転移2018

    • 著者名/発表者名
      青木伸雅、若松徹、田辺賢士、寺崎一郎、谷口博基
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2018年年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 間接型強誘電体(Ca1-xSrx)8[AlO2]12(MoO4)2の弾性特性2018

    • 著者名/発表者名
      中森大貴、田辺賢士、寺崎一郎、谷口博基
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2018年年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高効率熱-電気エネルギー変換素子としての間接型強誘電体の新規開発2017

    • 著者名/発表者名
      若松徹、田辺賢士、寺崎一郎、谷口博基
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2017年年会
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of Functional Dielectric Materials in Silicates and Aluminates2017

    • 著者名/発表者名
      H. Taniguchi
    • 学会等名
      Frontiers in Materials Science 2017, Greifswald, Germany, 4-6 September 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Functional Materials with Ubiquitous Oxides2017

    • 著者名/発表者名
      H. Taniguchi
    • 学会等名
      JSPM International Conference on Powder and Powder Metallurgy, Kyoto, 6-9 November 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 充填ゼオライト型酸化物 (Ca1-xSrx)8[AlO2]12(SO4)2 における誘電応答と構造相転移2017

    • 著者名/発表者名
      若松徹、河村元太、安部友啓、森吉千佳子、黒岩芳弘、寺崎一郎、谷口博基
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 充填ゼオライト型酸化物における間接型強誘電体の新規開発2017

    • 著者名/発表者名
      若松徹、河村元太、安部友啓、森吉千佳子、黒岩芳弘、寺崎一郎、谷口博基
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第30回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高クラーク数元素による機能性誘電体の新規開発2016

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 学会等名
      中部・関西誘電体セミナー
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      2016-12-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ユビキタス酸化物における新しい機能性誘電体の設計と開発2016

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 学会等名
      村田製作所講演会
    • 発表場所
      村田製作所
    • 年月日
      2016-12-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 軽元素酸化物における機能性誘電体開発2016

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 学会等名
      光・電子機能材料研究会 「最近の光・電子機能材料の進展④」
    • 発表場所
      九州工業大学
    • 年月日
      2016-12-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 共応答誘電体:光特性・機械特性・誘電特性をまたぐ新機能の創出に向けて2016

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 充填型ソーダライト酸化物(CaxSr1-x)8(AlO2)12(WO4)2の広帯域顕微光散乱分光2016

    • 著者名/発表者名
      片山大輔、藤井康裕、是枝聡肇、谷口博基、寺崎一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 誘電特性・光特性・機械特性をまたぐ共応答誘電体の開発2016

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第29回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 誘電体における既存の機能性の向上、あるいは新しい機能性の創出に対する最近の取り組み2016

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 学会等名
      豊田理化学研究所特定課題研究「マルチプローブ融合利用による新奇強誘電体材料の物性解明」第五回研究会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2016-05-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] セラミックスデータブック20182018

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      株式会社テクノプラザ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] FCレポート2018

    • 著者名/発表者名
      谷口博基
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      日本ファインセラミックス協会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 廃熱から電気を作る新しいゼオライト型化合物を発見 ~間接型強誘電性で焦電発電の性能向上に期待~

    • URL

      http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20170407_sci_1.pdf

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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