| 研究課題/領域番号 |
20H02430
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
臼杵 毅 山形大学, 理学部, 教授 (70250909)
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| 研究分担者 |
尾原 幸治 公益財団法人高輝度光科学研究センター, その他部局等, 副主席研究員 (00625486)
安仁屋 勝 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30221724)
笠松 秀輔 山形大学, 理学部, 准教授 (60639160)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
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| キーワード | イオン伝導性ガラス / 量子ビーム / 固体イオニクス / X線異常散乱 / 構造モデリング / イオン伝導経路 / 不規則系材料 / 高イオン伝導材料 / 構造不規則性 / 不規則材料 / 理論構築 / 大規模量子計算 / 中性子散乱 / 高イオン伝導性ガラス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
室温において高イオン伝導性をもつガラスは、液漏れのない二次電池などの次世代電気化学デバイスの完全固体化において鍵を握る材料である。しかし、ガラス化することでなぜ高イオン伝導性が発現するのか?という根本的な問題が未解明である。本研究では、量子ビームを最大限に活用した元素選択精密構造解析実験と大規模量子計算シミュレーションを駆使することにより、ガ ラスマトリックス構造及びイオン拡散経路の構築過程を原子・電子レベルで可視化する。不規則なガラス固体中をイオンが高速で移動できるメカニズムの全容を解明し、革新的イオン伝導材料の創製基盤を構築する。
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| 研究成果の概要 |
室温において高イオン伝導性をもつガラスは、液漏れのない二次電池などの次世代電気化学デバイスの完全固体化において鍵を握る材料である。本研究では、元素選択精密構造解析実験と量子計算シミュレーションを駆使することにより、イオン伝導性ガラスにおける可動イオン周囲の精密構造研究を推進した。その結果、固体内の高速イオン拡散経路の構築過程に関する重要な知見を得ることに成功した。さらに、イオン伝導性の向上において最適な不規則性が存在することを突き止めた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、室温での高イオン伝導性を発現するガラス物質の可動イオン周囲の精密構造情報が可視化され、イオン伝導を向上させる最適な不規則性が存在することが明らかとなった。今後、この不規則性の積極制御を通した革新的イオン伝導材料開発への道が開けることとなり、本研究成果の社会的な意義は極めて高い。また、本研究で開発された研究手法は、他の様々な不規則材料における基礎研究にも大きなブレークスルーを与える。
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