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酸化物ヘテロ界面物性の超低速ミュオン顕微鏡測定

公募研究

研究領域超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア
研究課題/領域番号 26108702
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

一杉 太郎  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (90372416)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2015年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2014年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード固体イオニクス / 固体電気化学 / 固体電解質 / 電気化学 / 界面 / 空間電荷層 / 酸化物 / 超低速ミュオン / 電池材料
研究実績の概要

金属酸化物同士の界面における様々な特異現象(超伝導、磁性、電荷移動、イオン移動等)に注目が集まっている。本研究は超低速ミュオンが有する高い深さ分解能を活用して、その界面現象の起源を明らかにすることを狙っている。

本年度、固体電解質と金属電極界面におけるイオン移動について集中的に検討を行った。この界面では、固体電解質内に空間電荷層と呼ばれるイオン濃度が減少した領域が界面近傍に形成されることが知られている。しかし、この層が固体電解質/電極界面からどの程度の深さまで達するのか、また、どの程度のイオン濃度になるのか、定量的な研究は行われていない。

そこで、超低速ミュオン研究と補完する役割を持つ、核反応分析法(NRA)を活用し、Liイオン濃度の深さ分布について、検討を行った。その結果、界面から10マイクロメートルの深さまでイオン濃度が変調していることがわかった。そして、それは印加する電界によって変化することも明らかになった。これは従来の常識を覆す結果であり、今後も集中して検討を行う予定である。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Paul Scherrer Institut(スイス)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Rutherford Appleton Laboratory(英国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] KTH Royal Institute of Technology(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Preparation and in-situ characterization of well-defined solid electrolyte/electrode interfaces in thin-film lithium batteries2016

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Haruta, Susumu Shiraki, Takeo Ohsawa, Tohru Suzuki, Akichika Kumatani, Yoshitaka Takagi, Ryota Shimizu, and Taro Hitosugi
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 285 ページ: 118-121

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2015.06.007

    • 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] Orientation control of LiCoO2 epitaxial thin films on metal substrates2016

    • 著者名/発表者名
      Susumu Shiraki, Yoshitaka Takagi, Ryota Shimizu, Tohru Suzuki, Masakazu Haruta, Yukio Sato, Yuichi Ikuhara and Taro Hitosugi
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 600 ページ: 175-178

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2016.01.032

    • 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] Li-ion diffusion in Li4Ti5O12 and LiTi2O4 battery materials detected by muon-spin spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Sugiyama, Hiroshi Nozaki, Izumi Umegaki, Kazuhiko Mukai, Kazutoshi Miwa, Susumu Shiraki, Taro Hitosugi, , Andreas Suter, Thomas Prokscha, Zaher Salman, James S. Lord, and Martin Mansson
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 92 号: 1 ページ: 014417-014417

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.014417

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 固体電解質中Liイオン濃度分布の電圧印加下その場測定2016

    • 著者名/発表者名
      杉山 一生, 齋藤 正裕, 青木 靖二, 大塚 祐二, 清水 亮太, 一杉 太郎
    • 学会等名
      電気化学会第83回大会
    • 発表場所
      大阪大学 (大阪府、吹田市)
    • 年月日
      2016-03-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 固体電解質中のLi イオン濃度分布: 電圧印加下その場測定2016

    • 著者名/発表者名
      杉山 一生, 齋藤 正裕, 青木 靖二, 大塚 祐二, 清水 亮太, 一杉 太郎
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都、目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Intrinsic interface resistance across Li3PO4/LiCoO2 interfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Taro Hitosugi
    • 学会等名
      Japanese Swiss Energy Materials Workshop
    • 発表場所
      Zurich (Switzerland)
    • 年月日
      2016-03-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Intrinsic interface resistance across LiPON/LiCoO2 interfaces2015

    • 著者名/発表者名
      Taro Hitosugi
    • 学会等名
      The 9th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC-9)
    • 発表場所
      Tsukuba (Japan)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] LiTi2O4とLi4Ti5O12 薄膜のβ-NMR2015

    • 著者名/発表者名
      梅垣いづみ,白木 将,一杉太郎,Ryan McFadden,Zahar Salman,Hassa n Saadaoui,Gerald D. Morris,Andrew W. MacFarlane,Robert F. Kiefl,杉山 純
    • 学会等名
      日本物理学会2015年春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-07  

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