固体酸化物中の拡散制御に関する電子論的研究

• 研究課題/領域番号: 22560663
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 佐々木 泰造 独立行政法人物質・材料研究機構, 理論計算科学ユニット, グループリーダー (60343852)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 拡散 / 相変態 / 状態図 / 金属酸化物 / イオン伝導 / 酸素拡散 / 第一原理計算 / 準格子間機構 / アパタイト

研究概要

本研究では、電池材料・不動態膜などで重要な固体酸化物中の金属イオンや酸素イオンの原子拡散ついて電子論的手法(密度汎関数法)により、理論的研究を行った。Al2O3中のAlの拡散については、SiやTiを添加した場合についてこれら元素の近傍で2eV程度エネルギーが低下し、拡散において非常に重要であることが示唆された。一方、LaSi酸化物中の酸素拡散について、従来の測定結果をよく説明する拡散障壁値が得られ、その拡散機構を明らかすることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Position preference and diffusion path of an oxygen ion in apatite-type lanthanum silicate La_9.33Si_6O_26: a density functional study (2011)
  • 著者名/発表者名: Ting Liao, Taizo Sasaki, Shigeru Suehara, and Ziqi Sun
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. 巻: 21 号: 9 ページ: 3234-3242
  • DOI: 10.1039/c0jm02473b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Position preference and diffusion path of an oxygen ion in apatite-type lanthanum silicate La9.33Si6O26 : a density functional study (2011)
  • 著者名/発表者名: Ting Liao, Taizo Sasaki, Shigeru Suehara, Ziqi Sun
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry 巻: 21 ページ: 3234-3242
  • 査読あり
• [学会発表] "Al-doping Effects on the Oxygen Conduction in Apatite-type Lanthanum Silicate (2012)
  • 著者名/発表者名: Ting Liao, Taizo Sasaki, Ziqi Sun
  • 学会等名: 2012 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: ボストン(米国)
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] First-principles Study of the Oxygen-ion Conduction in Solid Oxides for the Mid-temperature Fuel Cell (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木泰造 他
  • 学会等名: 国際MRS連合・電子材料国際会議(IUMRS-ICEM2012)
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] Al-doping effects on the oxygen conduction in apatite-type lanthanum silicate (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木泰造 他
  • 学会等名: Materials Research Society 2012 Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Cntr. Boston, 米国
• [学会発表] A Theoretical Study on the Energy Materials : the Oxygen Diffusion in the La-Apatite Oxide (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木泰造
  • 学会等名: 日本カナダナノテクノロジーワークショップ
  • 発表場所: ウォータールー大学(カナダ・ウォータールー)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] First-Principles Study on the Oxygen Diffusion in in the La-Apatite Oxide (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木泰造
  • 学会等名: NIMS-AIST (NRI)計測・計算シミュレーション合同ワークショップ
  • 発表場所: 産業技術総合研究所(つくば)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] First-Principles Study on the Oxygen Diffusion in the La-Apatite Oxide (2010)
  • 著者名/発表者名: Ting Liao, Taizo Sasaki, Shigeru Suehara, Ziqi Sun
  • 学会等名: 2010 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes convention center(米国)
  • 年月日: 2010-12-01
• [備考]
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/SASAKI_Taizo-j.html