| 研究課題/領域番号 |
20J23793
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分34010:無機・錯体化学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
生方 宏樹 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 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 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2022年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2020年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 複合アニオン化合物 / イオン伝導体 / 水素化物 / ヒドリドイオン伝導 / ヒドリドイオン伝導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
酸水素化物に限定されていたヒドリドイオン(H-)導電体の開発を、水素化塩化物や水素化硫化物などといった広範な複合化アニオン化合物へ拡張し、H-導電性向上の指針を提案する。具体的には、酸水素化物系より得らえた「ヒドリドのサイズ柔軟性」という特性を活かした構造制御を他の複合アニオンH-導電体に適用し、H-の高速拡散に適した経路の設計を実現する。構造解析や電気化学測定に加えて理論計算を適宜組み合わせることで、H-と複合化した種々のアニオン（酸化物イオン、塩化物イオンや硫化物イオンなど）が、H-拡散に与える影響を明らかにし、その知見を以て高速H-導電体の創出を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、複数のアニオンを組み合わせる「複合アニオン化」のコンセプトを基軸としたヒドリド（H-）イオン伝導体の開発を推進してきた。具体的には、アニオン秩序・無秩序転移を示す希土類酸水素化物LnHOに焦点を当て、アニオン秩序相でのみH-イオン伝導性を観測し、アニオン秩序に由来したボトルネックサイズの拡張が重要であることを明らかにした。また。六方晶水素化ハロゲン化物Ba2H3X（X = Cl, Br, or I）において高速ヒドリドイオン伝導を見出し、従来のイオン伝導体の設計指針である「ランダムな元素置換による高温相安定化」とは対照的な「アニオン秩序による高温相安定化」という新しい設計戦略を見出した。Ba2H3Xを起点に三ハロゲン固溶体Ba2H3(Cl,Br,I)の合成を行うことで、H－伝導性とハロゲン固溶に由来する化学無秩序の関連性を明らかにした。一般的に、Cl－とI－はその大きすぎるイオン半径差のため固溶できないイオンとして知られているが、Ba2H3(Cl,Br,I)固溶体においては、非常に高濃度な各ハロゲンの固溶に成功した。また、ハロゲン無秩序の増加に伴ってH－伝導度の活性化エネルギーが低下することを明らかにした。他に、イオン伝導性を示さなかったもののいくつかの新規物質の合成に成功した。PbFCl型BaHClは、30GPaまでの高圧下でPbCl2型の新規相へ構造相転移することを見出した。LnHSは、希土類Lnに依存して、S中心八面体をもつ2H型からS中心三角プリズムをもつ1H型へ構造変化することを明らかにした。第一原理計算から2H型と1H型構造がそれぞれイオン的および共有結合的な相互作用によって有利に安定化されることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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