| 研究課題/領域番号 |
21K18975
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分34:無機・錯体化学、分析化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
内田 さやか 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10361510)
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| 研究分担者 |
菊川 雄司 金沢大学, 物質化学系, 准教授 (10637474)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | プロトン伝導 / 結晶多形 / 金属酸化物クラスター / ビスマス錯体 / ポリオキソメタレート / 複合材料・物性 / 金属酸化物 / 赤外分光法 / 固体酸 / 固体電解質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
低炭素社会の実現に向け，水素をエネルギー源として使いこなす科学技術の重要性が高まっている．水素は，周囲の状況に応じて原子／共有結合性／イオン性の状態をとり，高い移動性や量子性，特異な反応性を示す．しかし，水素イオン由来の酸性質について、装置の腐食や硫黄・フッ素を含む材料の廃棄等の問題がある．本研究では，水素が置かれる環境を適切に整えるモデル化合物として，金属酸化物クラスターに着目する．
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| 研究成果の概要 |
近年、結晶工学の分野で同一組成で異なる結晶構造を持つ結晶多形が注目されている。本研究では単核ビスマス錯体とポリオキソメタレート（POM）からなるイオン結晶の合成と機能評価を行った。POMと単核ビスマス錯体を複合化した結果、結晶多形を含む7種類のイオン結晶が得られた。これらの結晶のプロトン伝導度を測定した結果、加湿した際により多くの水分子を細孔内に取り込むことが出来る空隙体積が大きい結晶が高いプロトン伝導度を示すことを見出した。また、第3級アミンがプロトンアクセプターとして機能すると考えられるDMF配位子を含むイオン結晶は高いプロトン伝導性を示すことが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
化石燃料への依存度の少ない低炭素社会の実現に向け、水素をエネルギー源として使いこなす科学技術の重要性が高まっている。固体中のプロトンのふるまい（固体プロトニクス）に関する研究は「プロトン解離の容易さ・水素（プロトン）の電子密度の低下・プロトンキャリア密度の増加」すなわち、液体酸における「酸解離定数の増加」に代表される酸機能向上に重点がおかれてきた。一方、本研究により、結晶多形の利用により固体中のプロトン伝導性を変調できることが明らかとなった。
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