| 研究課題/領域番号 |
18K13998
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
設樂 一希 大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (40756805)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | ハイドロキシアパタイト / 炭酸アパタイト / 第一原理計算 / イオン伝導 / イオン伝導体 |
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| 研究成果の概要 |
ナトリウムおよびカリウム添加炭酸アパタイトについて，欠陥構造の探索およびイオン伝導機構の解析を行った. ドーパントと炭酸はアパタイト中で会合した複合欠陥を形成しており，また，リン酸の四面体中の面の1つを炭酸が置換することで，リン酸中の酸素サイトに空隙が存在することがわかった. 上記構造を基に初期構造を作成して第一原理分子動力学を実施した結果，水酸化物イオンが炭酸イオン置換により生成した空隙位置に移動していることがわかった．それに伴いその他の水酸化物イオンがc軸上に広く分布していた．この水酸化物イオンの移動および分布の広がりが，アパタイト中でのイオン伝導に寄与していることが示唆された.
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は従来報告されてきたような酸素過剰型ではなく，酸素欠損型のアパタイト構造イオン伝導体の可能性を第一原理計算により探った．炭酸アパタイト中のイオン伝導メカニズムを明らかにした本研究成果は，新たな伝導機構に基づくアパタイト型酸化物イオン伝導体の設計につながる．これは新規固体酸化物形燃料電池や酸素センサーの開発につながり，省エネルギー化や自然エネルギーの有効利用に大きく貢献できると考えられる．
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