中性子とＸ線の相補的利用によるプロトン伝導性と平均／局所構造の研究

• 研究課題/領域番号: 24710100
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 鬼柳 亮嗣 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J-PARCセンター, 研究員 (50521770)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2014年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 中性子構造解析 / プロトン伝導体 / 中性子回折 / 結晶構造 / 超プロトン伝導体

研究成果の概要

本研究の目的は、固体酸と呼ばれる超プロトン伝導体を対象として、プロトン伝導の３次元的なメカニズムと超プロトン伝導性の発現機構を理解する事にある．本研究では構造と超プロトン伝導性の関係を詳細に調べるため固体酸の混晶を研究対象として電気伝導度測定や結晶構造解析を行った。電気伝導度測定の結果，超プロトン伝導性の発現温度は混晶比率の変化とともに非線形に変化することがわかった．一方，中性子構造解析の結果、混晶の各組成でのSeO4四面体の歪みと相転移温度の間には線形の関係があることが明らかとなり，SeO4四面体の弾性歪みエネルギーと相転移温度が重要な関係にある事が示唆された．

研究成果

• [雑誌論文] Phase transition and internal crystal structure of superprotonic conductor, Rb3-xKxH(SeO4)2 (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kiyanagi, Yasumitsu Matsuo, Takshi Ohhara, Takuro Kawasaki, Kenichi Oikawa, Koji Kaneko, Itraru Tamura, Takayasu Hanashima, Koji Munakata, Akiko Nakao, Yukinobu Kawakita
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Proton Conduction Path in Rb3H(SeO4)2 Studied by High Temperature Neutron Single Crystal Diffraction (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Kiyanagi, Y. Ishikawa, Y. Noda
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 1 ページ: 0120341-6
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.012034
  • 査読あり
• [学会発表] Proton conduction mechanism and phase transition of (Rb,K)3H(SeO4)2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kiyanagi, Yasumitsu Matsuo, Yoshihisa Ishikawa, Yukio Noda, Takashi Ohhara, Takuro Kawasaki, Kenichi Oikawa, Koji Kaneko, Itaru Tamura, Takayasu Hanashima, Koji Munakata, Akiko Nakao, Yukinobu Kawakita
  • 学会等名: Congress and General Assembly of International Union of Crystallography
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [学会発表] Structural study of Solid solution of protonic conductors Rb3-xKxH(SeO4)2 by single crystal neutron diffraction (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kiyanagi, Yasumitsu Matsuo, Takashi Ohhara, Takuro Kawasaki, Kenichi Oikawa, Koji Kaneko, Itaru Tamura, Takayasu Hanashima, Koji Munakata, Akiko Nakao, Yukinobu Kawakita
  • 学会等名: International Conference on Neutron Scattering
  • 発表場所: イギリス エディンバラ
• [学会発表] Proton conduction path in Rb3H(SeO4)2 studied by high temperature neutron single crystal diffraction (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Kiyanagi, Y. Ishikawa, Y. Noda
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference of AAPPS
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] 超プロトン伝導体Rb3-xKxH(SeO4)2の結晶構造と相転移 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鬼柳亮嗣，松尾康光、大原高志、川崎卓郎、及川建一、金子耕士、田村格良、中尾朗子、花島隆泰、宗像孝司、川北至信
  • 学会等名: 平成25年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 熊本
• [学会発表] Relation between crystal structure and phase transition of protonic conductor, Rb3-xKxH(SeO4)2 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kiyanagi, Yasumitsu Matsuo, Takashi Ohhara, Takuro Kawasaki, Kenichi Oikawa, Koji Kaneko, Itaru Tamura, Takayasu Hanashima, Koji Munakata, Akiko Nakao, Yukinobu Kawakita
  • 学会等名: The 12th conference of the Asian Crystallographic Association
  • 発表場所: 中国 香港
• [学会発表] Structural study of solid solution of protonic conductors Rb3-xKxH(SeO4)2 by single crystal neutron diffraction (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kiyanagi, et. al.
  • 学会等名: International Conference on Neutron Scattering
  • 発表場所: Edinburgh（英国）
• [学会発表] Proton conduction path in Rb3H(SeO4)2 studied by high temperature neutron single crystal diffraction (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kiyanagi, et. al.
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: 千葉