| 研究領域 | 機能コアの材料科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04504
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
藤井 孝太郎 東京工業大学, 理学院, 助教 (30635123)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 酸化物イオン伝導体 / プロトン伝導体 / 結晶構造解析 / アパタイト型構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アパタイト型酸化物イオン伝導体について，高温単結晶中性子回折法，局所構造解析，理論計算を組み合わせて，それらのイオン伝導度，イオン伝導の特徴（伝導度の異方性や活性化エネルギーなど）を説明する構造的要因を調べ，系統的にアパタイト型酸化物イオン伝導体の機能コアを解明する．
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では，アパタイト型構造をもつ材料をはじめとする酸化物イオン伝導体やプロトン伝導体について，主にX線回折や中性子回折を用いて高いイオン伝導を示す構造的な要因を明らかにすること，これまでに解明した機能（イオン伝導）と構造の関係に基づいて，新しいイオン伝導体を探索することを目的としている．
アパタイト型構造材料については，いくつかの物質について，単結晶を用いた高温中性子回折実験をJ-PARC MLFにて実施し，得られたデータに基づく結晶構造解析を進め，アパタイト型の酸化物イオン伝導体における高いイオン伝導が発現する要因を調べた．また，高い酸化物イオン伝導度を示す材料について，一般的な回折法では調べることが難しい元素の規則配列を固体NMR・共鳴X線回折・量子化学計算の組み合わせで明らかにすることにも成功した．
新材料探索では，イオンが流れやすい構造や，プロトン伝導体に重要な水の受け皿となる酸素空孔をもつ構造に注目することで，いくつもの新しい酸化物イオン伝導体，プロトン伝導体を発見することに成功し，既存の材料を上回る伝導度も達成した．その高い機能が発現する要因はX線や中性子回折を用いた精密な構造解析から明らかにした．
本研究課題を通して明らかにした機能コアや，機能コアに注目した新材料探索が多くのイオン伝導体の発見につながったことは，今後のイオン伝導体に関する研究を発展させる重要な成果である．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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