高効率な固体プロトン伝導のための分子回転連動システムの構築

• 研究課題/領域番号: 25K01601
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分28010:ナノ構造化学関連
• 研究機関: 金沢大学
• 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)
• 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) ; 雨森 翔悟 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 助教 (80736736)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円); 2027年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2026年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2025年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
• キーワード: 固体プロトン伝導体 / 固体NMR / 分子運動 / 水素結合

研究開始時の研究の概要

本研究では，高分子や層状物質などのマトリックスにプロトン輸送部位を取り付けた新規な固体プロトン伝導体を開発し，プロトン輸送部位やゲストとして取り込まれたプロトン輸送分子の運動が効率よく協同的にはたらくシステムを構築することで高いプロトン伝導性を得ることに挑戦する。固体NMR法によるプロトン輸送部位付近の局所構造と分子の回転運動の詳細解析に計算科学手法を取り入れ，マトリックスに取り付けたプロトン輸送部位とゲストのプロトン輸送分子との回転運動の連携を検証する。回転運動の連携でスムーズなプロトン移動を実現し，燃料電池の発電効率の向上に寄与する無加湿で高いプロトン伝導性を示す固体材料の開発を目指す。