| 研究課題/領域番号 |
22K18897
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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26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
鈴木 一誓 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (60821717)
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| 研究分担者 |
小俣 孝久 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80267640)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | イオン交換 / 準安定相 / 固溶体 / 物質探索 / 第一原理計算 / 無機材料合成 / 無機材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
室温～数百度・大気圧で実質的に安定な「準安定相」は、これまでほぼ物性探索の対象とされず、ユニークな物質が眠る“宝の山”である。安定相の物質探索が徐々に終息に向かう中、物質探索の主戦場は、従来法では得られない準安定相へとシフトしつつある。しかし、準安定相の合成に用いられてきた従来の高圧法やイオン置換法は、適用できる物質が限られている。これは制御パラメータが「温度・組成・圧力」に限定されていたからである。本研究では、新たなパラメータ「電場」のアシストで陽イオンを置換することで準安定相を合成する新手法「電気化学的陽イオン置換法」を確立し、物質探索のフィールドを圧倒的に拡大することに挑戦する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では主に下記の２つの成果を得た。①新たな準安定相を合成する手法として電気化学的にカチオンを置換する手法を開発した。Li3AsO4のLiをAgと置換した準安定な(Li,Ag)AsO4固溶体を合成し、電気化学的なイオン置換が可能であることを実証した。②
酸化物とイオン結晶との間でのイオン交換が生じるか否か、もしくは固溶体が形成されるかが、第一原理計算で推測可能であることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
酸化物とイオン結晶との間のイオン交換は準安定相を得るための合成手法として古くから用いられてきたが、イオン交換が生じるかどうかは実験的に検証するしかなかった。本研究では、電気化学的にイオンを強制的に注入する手法や、第一原理計算で適切なイオン源をスクリーニングする手法を開発した。これにより、準安定相をより広い組成範囲で探索することが可能となった。
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