| 研究課題/領域番号 |
21H01810
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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29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
菅 大介 京都大学, 化学研究所, 准教授 (40378881)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
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| キーワード | プロトン / 磁性 / 酸化物 / 薄膜 / 電気化学 / プロトニクス / 水素脱挿入 / エピタキシャル薄膜 / イオン脱挿入 / 水素 / 酸化物薄膜 / 物性制御 / 固体プロトニクス / 電界制御 / イオン注入 / 磁性制御 / スピントロニクス / 酸化物磁性体 / 磁化制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
酸化物を対象として、その磁性の制御技術を開発する。固体中へのイオン注入、特にプロトン注入とその動き（固体プロトニクス）を基軸とした磁化制御技術を開発する。プロトン導電体であるナフィオンなど固体電解質を介して、酸化物中へプロトンを注入し、磁気特性（磁気異方性など）がどう変調されるのかを解明する。本研究課題の実施により、固体プロトニクスを活用した磁化制御技術の開発を通して、「マグネトプロトニクス」という新しい学理を構築するとともに、酸化物スピントロニクスデバイス実現のための基盤を形成する。
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| 研究成果の概要 |
電気化学的なプロトン脱挿入といった固体プロトニクスを基軸として、遷移金属酸化物の電気伝導性や磁性などの物性の制御の開発やその背景物理の解明に取り組んだ。プロトン注入が、酸化物薄膜の磁気異方性方性や電気伝導性の不揮発かつ可逆的な電界制御に有用であることを見出した。また、電気化学的なプロトン注入によって固体中への水素蓄積を促進するには、酸素欠損の規則配列化の安定化によって副反応の抑制することや、電解質と酸化物との界面におけるプロトン蓄積の制御が重要となることも見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本課題は、電気化学的なプロトン注入は、酸化物を中心として無機固体材料における電気伝導性や磁性などの物性制御法としての有用性を示すものである。一方で、固体材料に対して効率的にプロトン蓄積を実現するには、酸化物の場合には酸素欠損の規則配列の形成による副反応を抑制など、固体中の構造特性の制御が重要となることも明らかになった。本課題で得られた知見は、水素インサーション材料やイオニクスデバイスの設計や開発において重要な指針をもたらす。
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