| 研究課題/領域番号 |
23K23157
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01889 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28010:ナノ構造化学関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
水野 元博 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 教授 (70251915)
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| 研究分担者 |
石井 史之 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 教授 (20432122)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2022年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
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| キーワード | 固体プロトン伝導体 / 分子運動 / 固体ＮＭＲ / 高分子複合体 / メソポーラスシリカ / 固体NMR / 水素結合 / プロトン伝導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，複数の高分子とプロトン輸送分子からなる自己組織化膜のプロトン伝導性と熱安定性を向上させるため，固体NMRによる局所構造・分子運動の解析法と計算科学手法を結び付けた解析により，自己組織化膜の構造・形成過程・性質（伝導性，柔軟性，熱安定性），及び膜中でのプロトン伝導経路・メカニズムを解析する。高温でプロトン輸送分子の脱離を防ぐため，プロトン輸送分子にアルキル鎖などのアンカー基を取り付け，アンカー基の分子の回転運動・プロトン伝導への影響を調べる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，高分子とプロトン輸送分子の自己組織化により形成される固体プロトン伝導体のナノ空間の構造・分子運動・相互作用の詳細な解析，及びプロトン伝導機構の解明により，新規な高プロトン伝導性材料の開発に取り組んだ。プロトンキャリアを高分子に加えた複合体においては、プロトンキャリア分子の等方回転運動がプロトン伝導に関与していることが分かった。柔軟性の異なる複数の高分子を複合化し、膜の柔軟性とプロトンキャリア分子の運動性をコントロールすることでプロトン伝導性と膜の熱安定性の向上に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
固体中でプロトンが動くプロトン伝導体は，固体電解質として注目されており，燃料電池などの材料として開発が早急に望まれている。その中で，高分子の固体電解質は，柔軟で薄いフィルムが得られることや成形が容易などのメリットを有している。本研究により，100～200 ℃で安定な高プロトン伝導材料開発のための重要な知見を得る事ができた。これらの物質のプロトン伝導では、プロトンキャリア分子の回転運動がプロトン伝導性を向上させると考えられている。本研究により、プロトンキャリア分子の運動およびプロトン輸送のメカニズムが実験と理論の両面から詳細に解析され、学術的に高い成果が得られた。
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