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イオン液体とナノ構造を利用した金属イオンの異常高速拡散誘起

研究課題

研究課題/領域番号 18K19056
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

今西 哲士  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (60304036)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワードイオン液体 / 拡散 / ホッピング / ナノ構造 / 電極 / 局所構造 / ディンプル / キャパシタンス / FT-IR / 圧縮 / ナノ細孔 / ポーラス / 金属イオン
研究成果の概要

ナノポーラスおよびナノディンプル空間内におけるイオン液体の局所構造、電位応答、およびその中を通過する金属イオンの拡散挙動を調べた。その結果、ナノ空間特有の局所構造とその中の拡散挙動(拡散係数、拡散方式)に強い相関があることが明らかになった。さらに、それぞれの電極に電位を印可することによって、ナノ空間内のイオン液体局所構造を変化させたところ、通過する金属イオンの拡散挙動も大きく変化することが分かった。これらの発見は、ナノ構造化電極近傍の溶質拡散の新しい制御法を提供するものである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果によって、ナノ空間中におけるイオン液体の局所構造とその中における金属イオン拡散挙動との相関が明らかになった。これらの成果は、これまで我々が提唱してきた金属イオンのホッピングモデルを支持するものであり、学術的意義は非常に大きい。また、本成果は、ナノ構造化電極近傍の溶質拡散の新しい制御法を提供するものであり、実用化デバイスにおいてナノ構造化電極が多く使われることを考えると、本研究が社会に与える意義は大きいものと考える。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 1件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 20件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Preparation of Nanoparticles and Diffusion Behavior of Metal Ions in Ionic Liquids2023

    • 著者名/発表者名
      Akihito Imanishi
    • 雑誌名

      The Chemical Record

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 半導体電極界面測定におけるMott-Schottkyプロットの解釈と活用2021

    • 著者名/発表者名
      IMANISHI Akihito
    • 雑誌名

      表面技術

      巻: 72 号: 9 ページ: 479-486

    • DOI

      10.4139/sfj.72.479

    • NAID

      130008165425

    • ISSN
      0915-1869, 1884-3409
    • 年月日
      2021-09-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] <i>Operando</i> atomic force microscopy study of electric double-layer transistors based on ionic liquid/rubrene single crystal interfaces2021

    • 著者名/発表者名
      Morino Yusuke、Yokota Yasuyuki、Bando Ken-ichi、Hara Hisaya、Imanishi Akihito、Takeya Jun、Fukui Ken-ichi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 118 号: 24 ページ: 243301-243301

    • DOI

      10.1063/5.0053848

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2.イオン液体中の電極近傍における金属イオン拡散のin situ計測2020

    • 著者名/発表者名
      今西哲士
    • 雑誌名

      電気化学

      巻: 88 号: 2 ページ: 109-113

    • DOI

      10.5796/denkikagaku.20-FE0011

    • NAID

      130007852396

    • ISSN
      2433-3255, 2433-3263
    • 年月日
      2020-06-05
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionic-Liquid-Originated Carrier Trapping Dynamics at the Interface in Electric Double-Layer Organic FET Revealed by Operando Interfacial Analyses2020

    • 著者名/発表者名
      Okaue Daijiro、Tanabe Ichiro、Ono Sakurako、Sakamoto Kota、Sato Taiki、Imanishi Akihito、Morikawa Yoshitada、Takeya Jun、Fukui Ken-ichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 4 ページ: 2543-2552

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b10636

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid improvements in charge carrier mobility at ionic liquid/pentacene single crystal interfaces by self-cleaning2020

    • 著者名/発表者名
      Morino Yusuke、Yokota Yasuyuki、Hara Hisaya、Bando Ken-ichi、Ono Sakurako、Imanishi Akihito、Okada Yugo、Matsui Hiroyuki、Uemura Takafumi、Takeya Jun、Fukui Ken-ichi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 22 号: 11 ページ: 6131-6135

    • DOI

      10.1039/d0cp00149j

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lithium-Ion Battery Performance Enhanced by Combination of Si Thin Flake Anode and Binary Ionic Liquid System2020

    • 著者名/発表者名
      Kei Hosoya, Toshiki Kamidaira, Tetsuya Tsuda, Akihito Imanishi, Masakazu Haruta, Takayuki Doi, Minoru Inaba, Susumu Kuwabata
    • 雑誌名

      Mater. Adv.

      巻: 1 号: 4 ページ: 625-631

    • DOI

      10.1039/d0ma00296h

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Platinum and PtNi Nanoparticle-Supported Multiwalled Carbon Nanotube Electrocatalysts Prepared by One-Pot Pyrolytic Synthesis with an Ionic Liquid2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yao, R. Izumi, T. Tsuda, Y. Oshima, A. Imanishi, N. Oda, S. Kuwabata
    • 雑誌名

      ACS Appl. Energy Mater.

      巻: 27 号: 7 ページ: 4865-4872

    • DOI

      10.1021/acsaem.9b00561

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and dynamic properties of 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide/mica and graphite interfaces revealed by molecular dynamics simulation2018

    • 著者名/発表者名
      Yokota Yasuyuki、Miyamoto Hiroo、Imanishi Akihito、Inagaki Kouji、Morikawa Yoshitada、Fukui Ken-ichi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 9 ページ: 6668-6676

    • DOI

      10.1039/c7cp07313e

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microscopic properties of ionic liquid/organic semiconductor interfaces revealed by molecular dynamics simulations2018

    • 著者名/発表者名
      Yokota Yasuyuki、Miyamoto Hiroo、Imanishi Akihito、Takeya Jun、Inagaki Kouji、Morikawa Yoshitada、Fukui Ken-ichi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 18 ページ: 13075-13083

    • DOI

      10.1039/c8cp01043a

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In situ electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy for high capacity anodes in next-generation ionic liquid-based Li batteries2018

    • 著者名/発表者名
      T. Tsuda, A. Imanishi, T. Sano, A. Sawamura, T Kamidaira, C. Chen, S. Uchida, S. Kusumoto, M. Ishikawa, S. Kuwabata
    • 雑誌名

      Electrochimica. Acta

      巻: 279 ページ: 136-142

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2018.05.081

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Potential dependent changes of structural and dynamical properties of 1-butyl-3- methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide on graphite electrode revealed by molecular dynamics simulation2018

    • 著者名/発表者名
      H. Miyamoto, Y. Yokota, A. Imanishi, K. Inagaki, Y. Morikawa, K. Fukui
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 20 号: 29 ページ: 19408-19415

    • DOI

      10.1039/c8cp02733a

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Li+添加によるイオン液体中のAg+拡散挙動変調と液体ドメイン構造から受ける影響2023

    • 著者名/発表者名
      吉本浩正,福井賢一,今西哲士
    • 学会等名
      電気化学会第90回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Influence of Hemisphere-Shaped Nanodimples of Gold Electrode on Capacitance in Ionic Liquid2022

    • 著者名/発表者名
      Akihto Imanishi
    • 学会等名
      241st The Electrochemical Society Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carrier Trapping Dynamics for the Electric Double-Layer Organic Field Effect Transistor using Ionic Liquid Electrolyte Studied by Operando Interfacial Analyses2022

    • 著者名/発表者名
      Daijiro Okaue, Ichiro Tanabe, Sakurako Ono, Kota Sakamoto, Taiki Sato, Akihito Imanishi, Yoshitada Morikawa, Jun Takeya, Ken-ichi Fukui
    • 学会等名
      The 22nd International Vacuum Congress
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Behavior of Ionic Liquid at Gold Electrode Having Periodic Nanodimples on Its Surface2022

    • 著者名/発表者名
      Akihito Imanishi, Hiroki Uno, Ken-ichi Fukui
    • 学会等名
      The 22nd International Vacuum Congress
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電極近傍におけるイオン液体のドメイン構造が溶質金属イオン拡散挙動に与える影響2022

    • 著者名/発表者名
      吉本 浩正,福井 賢一,今西 哲士
    • 学会等名
      第12回イオン液体討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 電極の半球状ナノ構造がもたらすイオン液体の電気化学的挙動の変化2022

    • 著者名/発表者名
      宇野弘樹,宮口奈穂,福井賢一,今西哲士
    • 学会等名
      電気化学会第89回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Diffusion Control of Metal Ions Close to Electrode in Ionic Liquid -Effect of Local Structure of Ionic Liquid-2021

    • 著者名/発表者名
      Akihito Imanishi
    • 学会等名
      239th The Electrochemical Society Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電極付近におけるイオン液体の局所構造が溶質金属イオンの拡散挙動へ与える影響2021

    • 著者名/発表者名
      吉本浩正,小山翔大,福井賢一,今西哲士
    • 学会等名
      2021年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] イオン液体のドメイン構造が還元電位印可下の金属イオン拡散挙動へ与える影響2021

    • 著者名/発表者名
      今西哲士, 吉本浩正, 小山翔大, 福井賢一
    • 学会等名
      第11回イオン液体討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Analyses of the interfacial ionic liquid on Au (111) electrode using electrochemical XPS through the precursor film region2021

    • 著者名/発表者名
      Taiki Sato, Hiroki Ueda, Akihiro Takahashi, Yuki Hirota, Ichiro Tanabe, Akihito Imanishi, Ken-ichi Fukui
    • 学会等名
      9th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ionic-Liquid-Originated Carrier Trapping Dynamics for the Electric Double-Layer Organic FET Revealed by Operando Interfacial Analyses2021

    • 著者名/発表者名
      Daijiro Okaue, Ichiro Tanabe, Sakurako Ono, Kota Sakamoto, Taiki Sato, Akihito Imanishi, Yoshitada Morikawa, Jun Takeya, Ken-Fukui
    • 学会等名
      The 9th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Local Structure of Ionic Liquid on Diffusion Behavior of Metal Ions Close to Electrode2021

    • 著者名/発表者名
      A. Imanishi, S. Koyama, K. Yoshimoto and K. Fukui
    • 学会等名
      The 9th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸化物半導体科学からのアプローチ2020

    • 著者名/発表者名
      今西哲士
    • 学会等名
      横浜国立大学グリーン水素研究センターセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 5.電気化学 X 線光電子分光法によるグラファイト電極の電位に応じた界面イオン液体の局所構造変化の解析2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤 大輝,上田 滉輝,高橋 尭広,田邉 一郎,今西 哲士,福井 賢一
    • 学会等名
      2020年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Control of Diffusion Behavior of Metal Ions at Ionic Liquid/Electrode Interface and Its Effect on Electrodeposits2019

    • 著者名/発表者名
      Akihito Imanishi
    • 学会等名
      235th ECS(The Electrochemical Society) Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Potential dependent diffusion behavior of Mg2+ ions at interfacial ionic liquid on Au electrode analyzed by electrochemical XPS2019

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Fukui, Akihiro Takahashi, Hiroki Ueda, Akihito Imanishi
    • 学会等名
      21st International Vacuum Congress (IVC-21)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Nano Structure of TiO2 Single Crystal Electrode on Water Photooxidation Reaction Process -Facet and Edge Effects-2019

    • 著者名/発表者名
      Akihito Imanishi, Hideki Ishikawa, Ken-ichi Fukui
    • 学会等名
      The 29th International Conference on Photochemistry(ICP2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イオン液体中電極近傍におけるホッピング拡散に誘起された金属イオン欠乏層形成と金属電析への影響2019

    • 著者名/発表者名
      小山翔大,福井賢一,今西哲士
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 走査型電気化学光電子分光法と電気化学測定法を用いた電極界面近傍におけるイオン液体と溶質金属イオンの挙動解析2019

    • 著者名/発表者名
      今西哲士
    • 学会等名
      2019日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Depletion Layer Formation Induced by Unusual Diffusion Behavior of Metal Ions at Ionic Liquid/Electrode Interface and Its Effect on Electrodeposits2019

    • 著者名/発表者名
      Akihito Imanishi, Shodai Koyama, Ken-ichi Fukui
    • 学会等名
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電極近傍における金属イオンのホッピング様拡散挙動とこれに誘起されたイオン欠乏層形成および金属電析への影響2019

    • 著者名/発表者名
      今西哲士,小山翔大,津田哲哉,桑畑進,福井賢一
    • 学会等名
      第10回イオン液体討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Structure of ionic liquid / Au(111) electrode interface dependent on Mg2+ concentration and an electrode voltage analyzed by XPS2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ueda, Akihiro Takahashi, Ichiro Tanabe, Akihito Imanishi, Ken-ichi Fukui
    • 学会等名
      International Symposium for Nano Science (ISNS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Local Operational Mechanism of Electric Double Layer OFET at the Ionic liquid/Organic Semiconductor Interface revealed by Electrochemical Frequency Modulation AFM Analyses2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Koyake, Kota Sakamoto, Akihito Imanishi, Ichiro Tanabe, Jun Takeya, Ken-ichi Fukui
    • 学会等名
      International Symposium for Nano Science (ISNS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Behavior of Solute Metal Ions at Ionic Liquid/Electrode Interface Studied by Electrochemical Impedance Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinobu Fujihira, Ken-ichi Fukui, Akihito Imanishi
    • 学会等名
      International Symposium for Nano Science (ISNS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X線光電子分の深さ方向解析によるイオン液体薄膜中でのMg2+の拡散挙動2019

    • 著者名/発表者名
      片山千滉,高橋尭広,田邉一郎,今西哲士,福井賢一
    • 学会等名
      日本化学会第99回春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] イオン液体中での金属イオン拡散機構の解明とアノード電析反応挙動のへの影響2019

    • 著者名/発表者名
      小山翔大,津田哲哉,桑畑進,福井賢一,今西哲士
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis on diffusion behavior of Mg2+ solute in ionic liquid thin film on Au(111) using angle-resolved XPS2018

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Katayama, Fumiya Chujo, Akihito Imanishi, Ken-ichi Fukui
    • 学会等名
      5th Kansai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電気二重層有機FETの界面に生じるキャリア - イオン液体間相互作用の解析2018

    • 著者名/発表者名
      岡上大二朗, 大野桜子,阪本康太,名藤広晃,佐藤大輝,田邉一郎,今西哲士,竹谷純一,福井賢一
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of Nanoscale Surface Structure of TiO2 Single Crystal Electrode on Water Photooxidation Reaction Process2018

    • 著者名/発表者名
      Akihito Imanishi
    • 学会等名
      233rd ECS(The Electrochemical Society) Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unusual Diffusion Behavior of Metal Ions at Ionic Liquid/Electrode Interface during Electrodeposition and Its Effect on Electrodeposits2018

    • 著者名/発表者名
      Akihito Imanishi, Shodai Koyama, Tetsuya Tsuda, Susumu Kuwabata, Ken-ichi Fukui
    • 学会等名
      69th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diffusion of Mg2+ Ions at Interfacial Ionic Liquid on Au Electrode Analyzed by AR-XPS and EC-XPS2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Takahashi, Chiaki Katayama, Taiki Sato, Saeyun Kim, Akihito Imanishi, Ken-ichi Fukui
    • 学会等名
      69th Annual Meeting of the International Sociery of Electrochemistry
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光電子分光による金属電極上のイオン液体中の金属イオン拡散挙動の新規解析手法2018

    • 著者名/発表者名
      高橋尭広,片山千滉,佐藤大輝,田邉一郎,今西哲士,福井賢一
    • 学会等名
      第122回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Diffusion Behaviour of Metal Ions at Ionic Liquid/Electrode Interface and Its Effect on Electrodeposits2018

    • 著者名/発表者名
      A. Imanishi, S. Koyama, T. Tsuda, S. Kuwabata, K. Fukui
    • 学会等名
      The 27th Conference on Molten Salts and Ionic Liquids (EuCheMSIL 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diffusion Behavior of Mg2+ Ions at Interfacial Ionic Liquid on Metal Electrode Analyzed by Electrochemical XPS2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Takahashi, Chiaki Katayama, Taiki Sato, Saeyun Kim, Ichiro Tanabe, Akihito Imanishi, Ken-ichi Fukui
    • 学会等名
      14th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-14)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イオン液体/電極界面における金属イオンの高速拡散挙動と金属電析への影響2018

    • 著者名/発表者名
      小山翔大,津田哲哉,桑畑進,福井賢一,今西哲士
    • 学会等名
      第9回イオン液体討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 角度分解 XPS測定による Mg 2+ の濃度勾配をもつ イオン液体薄膜中での拡散挙動評価2018

    • 著者名/発表者名
      片山千滉,中条文哉,田邉一郎 , 今西哲士 , 福井賢一
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 今西哲士

    • URL

      https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/91a5292e93bbf610.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2024-01-30  

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