| 研究課題/領域番号 |
19H00821
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
八島 正知 東京工業大学, 理学院, 教授 (00239740)
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| 研究分担者 |
高垣 敦 九州大学, 工学研究院, 准教授 (30456157)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円)
2022年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2021年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2020年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
2019年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
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| キーワード | 酸化物イオン伝導 / プロトン伝導 / 燃料電池 / 中性子回折 / 結晶構造解析 / 新物質探索 / 結合原子価法 / 固体イオニクス / イオン伝導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本課題では，過去に検討がなされていない約1000種の物質について，構造マップ，結合原子価法などを駆使して新奇な結晶構造を持つ候補を探索する．有望な候補を合成，酸化物イオン伝導，プロトン伝導，触媒活性，蛍光特性と結晶構造を実験で調べ，優れた特性を示す新構造ファミリーを探索・発見し，非常に幅広い物質群をカバーする物質構造特許を出願する．発見した新材料の結晶構造，イオン伝導経路と化学結合を精密に解析して特性の発現機構を解明し，構造物性の新学理を開拓する．
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では数多くの新型イオン伝導体を発見し，その伝導メカニズムを解明することに成功した．Nature Communicationsに3報，Adv. Funct. Mater.に2報，J. Am. Chem. Soc.などの国際学術誌に成果を発表した．主要な成果は新構造型酸化物イオン伝導体，Dion-Jacobson相CsBi2Ti2NbO10－δの発見および六方ペロブスカイト関連酸化物と関連材料の発見である．また，世界最高の伝導度を示すイオン伝導体の発見，酸塩化物では初となる酸化物イオン伝導体を発見，共鳴X線回折RXRD/NMR法の提案・実証など数多くの成果が上がった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
酸化物イオン伝導体やプロトン伝導体は，固体酸化物形燃料電池，プロトンセラミック燃料電池，センサー，環境浄化触媒，酸素透過膜など様々な産業応用が可能な材料群である．エネルギー・環境分野の技術革新には優れたイオン伝導体を開発することが重要である．本研究課題では数多くの新型イオン伝導体を発見し，その伝導メカニズムを解明することに成功し，新しい学術分野を開拓した意義がある．発見した新イオン伝導体は、低温で高性能なSOFC，PCFC，酸素分離膜，水素分離膜，触媒およびガスセンサーなどへの応用が見込まれている。こうした点から，本研究の成果には、エネルギー・環境問題を解決するという社会的意義がある．
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