| 研究課題/領域番号 |
24K08081
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
兵頭 潤次 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 准教授 (70736149)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2026年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2025年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 水和反応 / 構造相転移 / プロトン伝導性酸化物 / 電子軌道対称性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、Bサイトホスト元素がp、d、fと異なるブロック元素で構成される斜方晶ペロブスカイトSrSnO3、SrZrO3、SrCeO3を対象とし、Bサイトの一部をScで置換した材料において、結晶構造、価電子帯電子構造、水和熱力学の3つの相関関係を高温X線回折、示差熱-熱重量同時測定（TG-DSC）、紫外光電子分光法(UPS)および密度汎関数法による理論計算により調査し、Bサイトにおける軌道対称性の違いが水和反応活性に影響を及ぼしていることを明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、Bサイトホスト元素がp、d、fと異なるブロック元素で構成される斜方晶ペロブスカイト構造のプロトン伝導体、SrSnO3(pブロック)、SrZrO3(dブロック)、SrCeO3(fブロック)を対象とし、水和反応誘起構造相転移が引き起こす結晶構造変化、電子構造変化、水和熱力学変化を系統的に評価することで、「軌道対称性制御」がプロトン伝導性創発の新概念となることを提唱することである。
本年度は、当初の計画通り、Bサイトの一部をScを置換したSrSnO3(pブロック)、SrZrO3(dブロック)、SrCeO3(fブロック)を合成し、結晶構造評価および水和熱力学実験を行った。これらの水和前後の結晶構造解析を室温において評価した。その結果、SrSnO3系にのみ水和誘起構造相転移を生じ、水和誘起構造相転移はpブロック元素のSnに特有の現象であることが明らかとなった。次年度は、水和誘起構造相転移を示したSrSnO3系において紫外光電子分光法（UPS）を適用し、構造相転移前後における価電子帯電子構造の対称性を調査する予定である。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画に基づき、3つの材料系における結晶構造及び水和挙動を評価し、水和誘起構造相転移がSrSnO3系特有の現象である知見が得られたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、水和誘起構造相転移を示したSrSnO3系において紫外光電子分光法（UPS）を適用し、構造相転移前後における価電子帯電子構造の対称性を調査する。また、第一原理計算によって得られた結果と実験結果の解釈を進め、プロトン導入の制御因子を明らかにする。
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