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局所構造解析に基づいた固体高プロトン伝導性材料開発

研究課題

研究課題/領域番号 26286002
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 ナノ構造化学
研究機関金沢大学

研究代表者

水野 元博  金沢大学, 新学術創成研究機構, 教授 (70251915)

研究分担者 井田 朋智  金沢大学, 物質化学系, 准教授 (30345607)
大橋 竜太郎  金沢大学, 物質化学系, 助教 (50533577)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2014年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
キーワードナノ構造化学 / プロトン伝導体 / 固体NMR / 分子運動 / 水素結合 / 高分子 / 複合材料・物性 / 高分子構造・物性 / 物性実験 / 燃料電池
研究成果の概要

本研究ではプロトン伝導性有機結晶や高分子複合体について、物質内部の局所構造解析を行い、プロトン伝導のメカニズムの解明を行った。得られた局所構造やプロトン伝導メカニズムの情報を物質設計に取り入れることで、更に高いプロトン伝導性を示す材料開発を目指した。イミダゾールを用いたプロトン伝導物質においては、イミダゾールの等方回転運動がプロトン伝導の重要な役割を果たすことが分かった。そこで、イミダゾールの等方回転運動を高精度で解析できる重水素NMRスペクトルのシミュレーション解析法を開発した。イミダゾールの運動性を向上させる試料調製により、試料のプロトン伝導性を向上させることに成功した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 19F/119Sn/207Pb NMR Studies on Ion Dynamics in Tetragonal PbSnF4; Spectroscopic Evidence for Defect-Driven Conductivity2017

    • 著者名/発表者名
      M. Murakami, Y. Morita, M. Mizuno
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 121 号: 5 ページ: 2627-2634

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b13053

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure and Dynamic Behavior of Na-Diglyme Complex in the Graphite Anode of Sodium Ion2016

    • 著者名/発表者名
      K. Gotoh, H. Maruyama, T. Miyatou, M. Mizuno, K. Urita, H. Ishida
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 120 号: 49 ページ: 28152-28156

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b10962

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Transition Behavior of Hydrogen bonded Liquid Crystal (6BA)2-(BPy)x as Studied by2016

    • 著者名/発表者名
      M. Mizuno, K. Tabota, T. Oigawa, T. Miyatou, Y. Kumagai, R. Ohashi, T. Ida
    • 雑誌名

      Hyperfine Interact.

      巻: 237 号: 1 ページ: 135-135

    • DOI

      10.1007/s10751-016-1324-3

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An NMR Study on the Mechanisms of Freezing and Melting of Water Confined in Spherically Mesoporous Silicas SBA-162016

    • 著者名/発表者名
      T. Miyatou, R. Ohashi, T. Ida, S. Kittaka, M. Mizuno
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 18 号: 27 ページ: 18555-18562

    • DOI

      10.1039/c6cp03111k

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coronene-Based Charge-Transfer Complexes2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshida, K. Isomura, Y. Kumagai, M. Maesato, H. Kishida, M. Mizuno, G. Saito
    • 雑誌名

      J. Phys. Condens. Matter

      巻: 28 ページ: 304001-304001

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unraveling Inter- and Intra-chain Electronics in Polythiophene Assemblies Mediated by Coordination Nanospaces2016

    • 著者名/発表者名
      Michael W. A. MacLean, Takashi Kitao, Takeo Suga, Motohiro Mizuno, Shu Seki, Takashi Uemura, Susumu Kitagawa
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 55 号: 2 ページ: 708-713

    • DOI

      10.1002/anie.201510084

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Proton Order-Disorder Phenomena in a Hydrogen-Bonded Rhodium-η5-Semiquinone Complex: A Possible Dielectric Response Mechanism2015

    • 著者名/発表者名
      Minoru Mitsumi, Kazunari Ezaki, Yuuki Komatsu, Koshiro Toriumi, Tatsuya Miyatou, Motohiro Mizuno, Nobuaki Azuma, Yuji Miyazaki, Motohiro Nakano, Yasutaka Kitagawa, Takayasu Hanashima, Ryoji Kiyanagi, Takashi Ohhara, and Kazuhiro Nakasuji
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 21 号: 27 ページ: 9682-9696

    • DOI

      10.1002/chem.201500796

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Arrangement and Dynamics of Diamine, Etheric, and Tetraalkylammonium Intercalates within Graphene or Graphite Oxide Galleries by 2H NMR2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Gotoh, Chika Sugimoto, Ryohei Morita, Tatsuya Miyatou, Motohiro Mizuno, Weekit Sirisaksoontorn, Michael M Lerner, and Hiroyuki Ishida
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 119 号: 21 ページ: 11763-11770

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b03016

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 2H and 13C NMR studies of orientational order and actual amount of n-heptane molecule in liquid crystal phases of the 7CB-n-heptane system2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kumagai, R. Ohashi, T. Ida, and M. Mizuno
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 639 ページ: 114-119

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2015.08.073

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved Dynamic Properties of Charge-Transfer-Type Supramolecular Rotor Composed of Coronene and F4TCNQ2015

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Yoshida, Yoshihide Kumagai, Motohiro Mizuno, Kazuhide Isomura, Yuto Nakamura, Hideo Kishida, and Gunzi Saito
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 15 号: 11 ページ: 5513-5518

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.5b01138

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Local Structure and Molecular Motions in Imidazolium Hydrogen Malonate Crystal as Studied by 2H and 13C NMR2015

    • 著者名/発表者名
      M. Mizuno, M. Chizuwa, T. Umiyama, Y. Kumagai, T. Miyatou, R. Ohashi, T. Ida, M. Tansho, T. Shimizu
    • 雑誌名

      Hyperfine Interactions

      巻: 230 号: 1-3 ページ: 95-100

    • DOI

      10.1007/s10751-014-1081-0

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Local Structure and Dynamics of Imidazole Molecules in Proton-Conducting Poly(vinylphosphonic acid)-Imidazole Composite Material2014

    • 著者名/発表者名
      M. Mizuno, A. Iwasaki, T. Umiyama, R. Ohashi, T. Ida
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 47 号: 21 ページ: 7469-7476

    • DOI

      10.1021/ma5013418

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 固体NMRによるプロトン伝導性ジホスホン酸イミダゾリウム結晶の局所構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      畝 亮太,不破寛規,大橋竜太郎,井田朋智,水野 元博
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス(横浜)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] プロトン伝導体 PVPA /xIm(x ≧ 2)におけるイミダゾールの運動性および局所構造2016

    • 著者名/発表者名
      成田貴光,大橋竜太郎,井田朋智,水野元博
    • 学会等名
      第55回NMR討論会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島)
    • 年月日
      2016-11-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 2H NMRによる黒鉛層間エーテル分子の構造および動的挙動の解析2016

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬,丸山寿史,森田凌平,宮東達也,水野元博,瓜田幸幾,石田祐之
    • 学会等名
      第55回NMR討論会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島)
    • 年月日
      2016-11-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 固体NMRによるプロトン伝導性ジホスホン酸イミダゾリウム結晶の構造解析2016

    • 著者名/発表者名
      畝亮太,不破寛規,大橋竜太郎,井田朋智,水野元博
    • 学会等名
      第55回NMR討論会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島)
    • 年月日
      2016-11-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 23Na solid-state NMR analysis of hydration water around sodium ions in cellulose nanocrystal films2016

    • 著者名/発表者名
      R. Ohashi, C. Michal, H. Mehr,T. Nguyen, M. MacLachlan, W. Hamad, M. Mizuno
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Center of Excellence for Innovative Material Sciences Based on Supramolecules
    • 発表場所
      石川県文教会館(金沢)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mobility and local structure of imidazole in proton conductor, PVPA / xIm (x ≧2)2016

    • 著者名/発表者名
      T. Narita, R. Ohashi, T. Ida, M. Mizuno
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Center of Excellence for Innovative Material Sciences Based on Supramolecules
    • 発表場所
      石川県文教会館(金沢)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Change and Proton Conductivity of Imidazolium Sebacate Crystal2016

    • 著者名/発表者名
      M. Naruse, R. Yamagishi, R. Ohashi, T. Ida, M. Mizuno
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Center of Excellence for Innovative Material Sciences Based on Supramolecules
    • 発表場所
      石川県文教会館(金沢)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 固体ナトリウムNMRによるセルロースナノ結晶フィルムの解析2016

    • 著者名/発表者名
      大橋竜太郎,Carl Michal,Mark MacLachlan,Wadood Hamad,水野元博
    • 学会等名
      第60回固体NMR・材料フォーラム
    • 発表場所
      金沢商工会議所会館(金沢)
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ジホスホン酸イミダゾリウム結晶のプロトン伝導2016

    • 著者名/発表者名
      畝 亮太,不破寛規,大橋竜太郎,井田朋智,水野元博
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 発表場所
      神戸ファッションマート (神戸)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Phase Transition Behavior of Hydrogen bonded Liquid Crystal (6BA)2-(BPy)x as Studied by 2H NMR2016

    • 著者名/発表者名
      M. Mizuno, K. Tabota, T. Oigawa, T. Miyatou, Y. Kumagai, R. Ohashi, T. Ida
    • 学会等名
      HYPERFINE 2016
    • 発表場所
      Leuven (Belgium)
    • 年月日
      2016-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relationship Between Local Structure of Imidazole and Proton Conductivity of Poly(vinyl phoshonic acid-Imidazole Composite2016

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu Narita, Ayano Iwasaki, Ryutaro Ohashi, Tomonori Ida, Motohiro Mizuno
    • 学会等名
      International Symposium on Center of Excellence for Innovative Material Sciences Based on Supramolecules
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-03-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular Motion and Proton Conductivity of Imidazolium Diphosphonate Crystals2016

    • 著者名/発表者名
      R. Une, H. Fuwa, R. Ohashi, T. Ida, M. Mizuno
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Center of Excellence for Innovative Material Sciences Based on Supramolecules
    • 発表場所
      石川県文教会館(金沢)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] デシルジホスホン酸イミダゾリウムのプロトン伝導2015

    • 著者名/発表者名
      不破寛規,大橋竜太郎,井田朋智, 水野元博
    • 学会等名
      平成27年度北陸地区講演会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2015-11-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 固体NMRによるプロトン伝導性 poly(vinylphosphonic acid)-イミダゾール複合体中のイミダゾールの状態解析2015

    • 著者名/発表者名
      成田 貴光,岩崎 彩乃,大橋 竜太郎,井田 朋智,水野 元博
    • 学会等名
      第54回NMR討論会
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      2015-11-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] セバシン酸イミダゾリウム結晶におけるプロトン伝導性のヒステリシス2015

    • 著者名/発表者名
      山岸諒, 大橋竜太郎, 井田朋智, 水野元博
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] アルギン酸-イミダゾール複合体における分子の動的挙動とプロトン伝導2015

    • 著者名/発表者名
      近井琢磨, 大橋竜太郎, 井田朋智, 水野元博
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 透熱系におけるプロトンの量子ダイナミクス2015

    • 著者名/発表者名
      堀優太,井田朋智, 水野元博
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 誘起スメクチック相を示す7CB/n-heptane混晶系の7CBとn-heptaneの配向性2015

    • 著者名/発表者名
      熊谷翼秀, 大橋竜太郎, 井田朋智, 水野元博
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 固体プロトン伝導性物質の局所構造とダイナミクスの解析2015

    • 著者名/発表者名
      水野 元博
    • 学会等名
      第57回固体NMR・材料フォーラム
    • 発表場所
      理化学研究所横浜キャンパス
    • 年月日
      2015-05-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] セバシン酸イミダゾリウム結晶の分子運動とプロトン伝導性2015

    • 著者名/発表者名
      山岸 諒, 大橋 竜太郎, 井田 朋智, 水野 元博
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      日大船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 固体NMRによる機能性物質の局所構造と分子運動の解析2015

    • 著者名/発表者名
      水野 元博
    • 学会等名
      岡山大学異分野融合研究育成支援事業 シンポジウム
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2015-02-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アルギン酸-イミダゾール複合体の局所構造とプロトン伝導性2014

    • 著者名/発表者名
      近井 琢磨、 大橋 竜太郎、 井田 朋智、 水野 元博
    • 学会等名
      第53回NMR討論会
    • 発表場所
      阪大コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高分子-イミダゾール複合体におけるイミダゾールの分子運動の解析2014

    • 著者名/発表者名
      近井 琢磨、 大橋 竜太郎、 井田 朋智、 水野 元博
    • 学会等名
      第56回 固体NMR・材料フォーラム
    • 発表場所
      兵庫県民会館 パルテホール
    • 年月日
      2014-10-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Local Structure and Molecular Motions in Imidazolium Hydrogen Malonate Crystal as Studied by 2H and 13C NMR2014

    • 著者名/発表者名
      M. Mizuno, M. Chizuwa, T. Umiyama, R. Ohashi, T. Ida, M. Tansho, T. Shimizu
    • 学会等名
      The 5th Joint International Conference on Hyperfine Interactions and Symposium on Nuclear Quadrupole Interactions
    • 発表場所
      キャンベラ(豪)
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アルギン酸-イミダゾール複合体の分子ダイナミクスとプロトン伝導性2014

    • 著者名/発表者名
      近井琢磨, 大橋竜太郎, 井田朋智, 水野元博
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 発表場所
      広大東広島キャンパス
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] セバシン酸イミダゾリウム結晶における分子運動とプロトン伝導性2014

    • 著者名/発表者名
      山岸 諒, 大橋 竜太郎, 井田 朋智, 水野 元博
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 発表場所
      広大東広島キャンパス
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 産業応用を目指した無機・有機新材料創製のための構造解析技術2015

    • 著者名/発表者名
      米澤徹,陣内浩司,紺谷貴之,竹中幹人,宮崎司,犬束学,田中敬二,一國伸之,一柳光平,野澤俊介,増田亮,瀬戸誠,鈴木宏正,松村晶,清野智志,藪浩,吉澤徳子,田中信夫,荒井重勇,水野元博 他
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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