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2008 年度 研究成果報告書

ナノ構造と活性アニオンを利用した透明酸化物の機能開拓

研究課題

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研究課題/領域番号 16GS0205
研究種目

学術創成研究費

配分区分補助金
研究機関東京工業大学

研究代表者

細野 秀雄  東京工業大学, フロンティア研究センター, 教授 (30157028)

研究分担者 平山 博之  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (60271582)
神谷 利夫  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 准教授 (80233956)
川路 均  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 准教授 (10214644)
林 克郎  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 准教授 (90397034)
竹内 大介  東京工業大学, 資源化学研究所, 准教授 (90311662)
柳 博  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教 (30361794)
松石 聡  東京工業大学, フロンティア研究センター, 助教 (30452006)
田中 功  山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 教授 (40155114)
研究協力者 アレクサンドラ, シュルガーロンドン大学UCL, 教授
研究期間 (年度) 2004 – 2008
キーワードナノ構造 / 活性アニオン / 元素戦略 / エレクトラド / C12A7 / 超伝導
研究概要

ありふれた元素から構成される12CaO・7Al2O3(C12A7)のナノケージ中に性アニオン種(O-, H-, Au-, および電子)を対イオンとして導入することで、新しい機能発現を試みた.電子ドープにより、絶縁性から金属状態に転化し、そして低温では超伝導状態が実現した.また、この物質の仕事関数(2.4V)はアルカリ金属並みに小さく、しかも化学的・熱的に安定というユニークな物性が発見され、電子放出源、水中で使える還元剤, 有機EL のカソードなどへの応用が有望であることがわかった.また、O-を含有するC12A7 は、背面から酸素ガスを供給することにより、O-ビームを定常的に取り出すことができた.

  • 研究成果

    (41件)

すべて 2009 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (20件) (うち査読あり 20件) 学会発表 (2件) 図書 (7件) 産業財産権 (12件) (うち外国 3件)

  • [雑誌論文] Sustainable Thermionic O- Emission from Stoichiometric 12CaO・ 7Al_2O_3 with Nanoporous Crystal Structure2009

    • 著者名/発表者名
      Jiang Li, Katsuro Hayashi, Masahiro Hirano and Hideo Hosono
    • 雑誌名

      Journal of Electrochemical Society 156

      ページ: G1-G5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evidence forBardeen-Cooper-Schrieffer-typesuperconducting behavior in the electride(CaO)_<12>(Al_2O_3)_7 : e^- from heat capacitymeasurements2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Kohama, Sung Wng Kim, TakeoTojo, Hitoshi Kawaji, Tooru Atake, SatoruMatsuishi and Hideo Hosono
    • 雑誌名

      Phys. Rev B77

      ページ: 092505-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pore-Free 12CaO・7Al_2O_3 Single-Crystal Growth by Melt State Control using the Floating Zone Method2008

    • 著者名/発表者名
      Seok Gyu Yoon, Sung Wng Kim, Masahiro Hirano, Dae Ho Yoon and Hideo Hosono
    • 雑誌名

      Cryst, Growth & Design 8

      ページ: 1271

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Localized and Delocalized Electrons in Room-Temperature Stable Electride [Ca_<24>Al_<28>O_<64>]^<4+>(O^<2->)_<2-x>(e-)_<2x> : Analysis of Optical Reflectance Spectra2008

    • 著者名/発表者名
      Satoru Matsuishi, Sung Wng Kim, Toshio Kamiya, Masahiro Hirano and Hideo Hosono
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem C112

      ページ: 4753-4760

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Localized and Delocalized Electrons in Room- Temperature Stable Electride [Ca_<24>Al_<28>O_<64>]^<4+>(O^<2->)_<2-x>(e-)_<2x> : Analysis of Optical Reflectance Spectra2008

    • 著者名/発表者名
      S. Matsuishi, S.W. Kim, T. Kamiya, M.Hirano and H. Hosono
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem C112

      ページ: 4753-4760

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metallic State in a Lime-Alumina Compound with Nanoporous Structure2007

    • 著者名/発表者名
      S.W.Kim, S.Matsuishi, T. Nomura, Y. Kubota, MTakata, K.Hayashi, T.Kamiya, M.Hirano and H. Hosono
    • 雑誌名

      Nano Letters 7

      ページ: 1138-1143

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconductivity in an Inorganic Electride 12CaO・7Al_2O_3 : e-2007

    • 著者名/発表者名
      M. Miyakawa, S.W. Kim, M. Hirano, Y. Kohama, H. Kawaji, T. Atake, H. Ikegami, K. Kono, H. Hosono
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc 129

      ページ: 7270-7271

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Work Function of a Room-Temperature, Stable Electride [Ca_<24>Al_<28>O_<64>]^<4+>(e-)_42007

    • 著者名/発表者名
      Y..Toda, H.Yanagi, T.Kamiya, M.Hirano and H.Hosono
    • 雑誌名

      Adv. Mater 19

      ページ: 3564-3569

    • 査読あり
  • [雑誌論文] From Insulator to Electride : A Theoretical Model of Nanoporous Oxide 12CaO・7Al_2O_32007

    • 著者名/発表者名
      Peter V. Sushko, Alexander L. Shluger, Masahiro Hirano and Hideo Hosono
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc 129

      ページ: 942-951

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High electron doping to a wide band gap semiconductor 12CaO・7Al_2O_3 thin film2007

    • 著者名/発表者名
      Masashi Miyakawa, Masahiro Hirano, Toshio Kamiya and Hideo Hosono
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 90

      ページ: 182105-1-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoelectron SpectroscopicStudy of C12A7 : e- and Alq3 Interface : The Formation of a LowElectron-Injection Barrier2007

    • 著者名/発表者名
      Ki-Beom Kim, Maiko Kikuchi, Masashi Miyakawa, Hiroshi Yanagi, Toshio Kamiya, Masahiro Hirano and Hideo Hosono
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C111

      ページ: 8403-8406

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanisms of oxygen ion diffusion ina nanoporous complex oxide12CaO・7Al_2O_32006

    • 著者名/発表者名
      P.V.Sushko, A.L.Shluger, K. Hayashi, M.Hirano and H. Hosono
    • 雑誌名

      Phys. Rev B73

      ページ: 014101-1-12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanisms of oxygen iondiffusion in a nanoporous complex oxide12CaO・7Al_2O_32006

    • 著者名/発表者名
      Peter V. Sushko, Alexander L. Shluger, Katsuro Hayashi, Masahiro Hirano and Hideo Hosono
    • 雑誌名

      Phys. Rev B73

      ページ: 014101-1-12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoluminescence from Au ion-implanted nanoporous single-crystal 12CaO・7Al_2O_32006

    • 著者名/発表者名
      Masashi Miyakawa, Hayato Kamioka, Masahiro Hirano, Toshio Kamiya, Peter V.Sushko, Alexander L. Shluger, NoriakiMatsunami, and Hideo Hosono
    • 雑誌名

      Phys. Rev B73

      ページ: 205108-1 - 7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron Carrier Generation in a RefractoryOxide 12CaO・7Al_2O_3 by Heating inReducing Atmosphere : Conversion from anInsulator to a Persistent Conductor2006

    • 著者名/発表者名
      Sung-Wng Kim, Katsuro Hayashi, Masahiro Hirano, Hideo Hosono and Isao Tanaka
    • 雑誌名

      J. Am. Ceram. Soc 89

      ページ: 3294-3298

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydride Ion as a Two-Electron Donor in a Nanoporous Crystalline Semiconductor 12CaO・7Al_2O_32005

    • 著者名/発表者名
      H. HAYASHI, P. SUSHKO, A. SHLUGER, M. HIRANO and H. HOSONO
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem B109

      ページ: 23836-23842

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energetics ofFormation and Oxidation of MicroporusCalcium Aluminates : A New Class ofElectrides and Ionic Conductors2005

    • 著者名/発表者名
      TROFYMLUK, Y. TODA, H. HOSONO and A. NAVEOTSKY
    • 雑誌名

      Chem. Mater 17

      ページ: 5574-5579

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of inorganic electride thin films via site-selective extrusion by energetic inert gas ions2005

    • 著者名/発表者名
      M. MIYAKAWA, Y. TODA, K. HAYASHI, M. HIRANO, T. KAMIYA, N. MATSUNAMI and H. HOSONO
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys 97

      ページ: 023510-1~8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ElectronicInsulator-Conductor Conversion inHydride Ion-Doped 12CaO・7Al_2O_3 byElectron-Beam Irradiation2005

    • 著者名/発表者名
      K. HAYASHI, Y. TODA, T. KAMIYA, M. HIRANO, M. YAMANAKA, I. TANAKA, T. YAMAMOTO and H HOSONO
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett 80

      ページ: 022109 -1~3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simple and Efficient Fabrication of RoomTemperature Stable Electride : Melt-Solidification and Glass Ceramics2005

    • 著者名/発表者名
      S. W. KIM, M. MIYAKAWA, K. HAYASHI, T. SAKAI, M. HIRANO, H. HOSONO
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc 127

      ページ: 1370-1371

    • 査読あり
  • [学会発表] Insulator-Metal-Superconductor Transition in 12CaO_7Al_2O_32008

    • 著者名/発表者名
      H.Hosono
    • 学会等名
      2nd International Conference on Structure-Property Relationship in Solid State Materials
    • 発表場所
      ナント, フランス
    • 年月日
      2008-07-03
  • [学会発表] RT-Stable electrides for display application2007

    • 著者名/発表者名
      H.Hosono, T.Kamiya
    • 学会等名
      Asian Display 2007 International Conference
    • 発表場所
      上海, 中国
    • 年月日
      2007-03-17
  • [図書] chap1.Fundamentels andResent Progress in Transparent OxideSemiconductors in TransparertElectronics2009

    • 著者名/発表者名
      H.Hosono
    • 出版者
      Ed.by Tobin .Marks, John-Wiley(in press)
  • [図書] Transparent Conductive Oxide : materials, processing, and applications2009

    • 著者名/発表者名
      D.Ginley, H.Hosono and D.Paine
    • 総ページ数
      1-600
    • 出版者
      Springer(in press)
  • [図書] 参加カルシウムと酸化アルミニウムと水で高機能材料を創る2006

    • 著者名/発表者名
      細野秀雄、林克郎
    • 総ページ数
      111-122
    • 出版者
      チャンピオンレコードをもつ金属錯体最前線、第12章化学同人
  • [図書] 透明酸化物機能材料とその応用2006

    • 著者名/発表者名
      細野秀雄, 平野正浩(監修/著)
    • 総ページ数
      1-340
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [図書] 透明金属が拓く脅威の世界 不可能に挑むナノテクノロジーの錬金術2006

    • 著者名/発表者名
      細野秀雄, 神谷利夫
    • 総ページ数
      1-220
    • 出版者
      ソフトバンク クリエイティブ株式会社
  • [図書] 第3章透明導電膜の基礎的な性質は何か第4 章 透明導電膜の新しい展開 ; 透明導電膜の技術 改訂第2版2006

    • 著者名/発表者名
      細野秀雄, 植田和茂
    • 出版者
      日本学術振興会透明酸化物光・電子材料第166 委員会編、オーム社
  • [図書] Function Cultivation in Transparent Oxides Utilizing Natural and Artificial Nanostructures2006

    • 著者名/発表者名
      M.Hirano and H.Hosono
    • 総ページ数
      3-61
    • 出版者
      in : Nanomaterials : from research to applications ; Elsevier(ed. Hosono, これらの成果に関して Mishima, Takezoe, and Mackenzie)
  • [産業財産権] 抵抗変化型不揮発性メモリー及びその製法2008

    • 発明者名
      細野秀雄, 神谷利夫, 平野正浩, 金聖雄, 足立泰
    • 権利者名
      細野秀雄
    • 産業財産権番号
      特願2008-287236
    • 出願年月日
      2008-11-08
  • [産業財産権] 表面処理した電気伝導性12CaO・7Al2O3 化合物2008

    • 発明者名
      松石聡, 細野秀雄, 戸田喜丈, 金聖雄, 平野正浩
    • 権利者名
      細野秀雄
    • 産業財産権番号
      特願2008-208753
    • 出願年月日
      2008-08-13
  • [産業財産権] ホール注入電極2008

    • 発明者名
      細野秀雄, 神谷利夫, 柳博, 平野正浩, 平松秀典, 金起範
    • 権利者名
      細野秀雄
    • 産業財産権番号
      特願2008-048755
    • 出願年月日
      2008-02-28
  • [産業財産権] 抗酸化剤2007

    • 発明者名
      細野秀雄, 平野正浩, 林克郎, 金辰也, 最上理映, 阪口博之
    • 権利者名
      細野秀雄
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2007/70803
    • 出願年月日
      2007-10-25
    • 外国
  • [産業財産権] ジオール若しくはポリジオール、又は2 級アルコール若しくはジケトン化合物の製法2007

    • 発明者名
      細野秀雄, 平野正浩, 戸田喜丈, 小坂田耕太郎, 竹内大介, ブッチャマガリハリサ
    • 権利者名
      細野秀雄
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2007/69100
    • 出願年月日
      2007-09-28
    • 外国
  • [産業財産権] 抗酸化剤及び抗酸化化粧料2007

    • 発明者名
      細野秀雄, 平野正浩, 林克郎, 金辰也,最上理映, 阪口博之
    • 権利者名
      細野秀雄
    • 産業財産権番号
      特願2007-321581
    • 出願年月日
      2007-12-13
    • 外国
  • [産業財産権] 複合金属酸化物及び伝導性複合金属酸化物の製造方法2007

    • 発明者名
      三田村哲理, 松山博圭, 細野秀雄, 平野正浩, 宮川仁
    • 権利者名
      細野秀雄
    • 産業財産権番号
      特願2007-279093
    • 出願年月日
      2007-10-26
  • [産業財産権] 電気伝導性複合化合物の製造方法2007

    • 発明者名
      細野秀雄, 平野正浩, 金聖雄, 松山博圭, 三田村哲理
    • 権利者名
      細野秀雄
    • 産業財産権番号
      特願2007-115159
    • 出願年月日
      2007-04-25
  • [産業財産権] 抗酸化剤2007

    • 発明者名
      細野秀雄, 平野正浩, 林克郎, 金辰也, 最上理映, 阪口博之
    • 権利者名
      細野秀雄
    • 産業財産権番号
      特願2007-009423
    • 出願年月日
      2007-01-18
  • [産業財産権] 電気伝導性12CaO・7Al2O3 を用いたケトン化合物の還元反応2007

    • 発明者名
      細野秀雄, 平野正浩, ブッチャマガリハリサ, 戸田喜丈, 小坂田耕太郎, 竹内大介
    • 権利者名
      細野秀雄
    • 産業財産権番号
      特願2007-056820
    • 出願年月日
      2007-03-07
  • [産業財産権] 多孔質シリカゲル及びシリカガラスの製造方法2007

    • 発明者名
      細野秀雄, 平野正浩, 梶原浩一
    • 権利者名
      細野秀雄
    • 産業財産権番号
      特願2007-066988
    • 出願年月日
      2007-03-15
  • [産業財産権] ジオール又はポリジオールの製法2006

    • 発明者名
      細野秀雄, 平野正浩, ブッチャマガリハリサ, 戸田喜丈, 小坂田耕太郎, 竹内大介
    • 権利者名
      細野秀雄
    • 産業財産権番号
      特願2006-268796
    • 出願年月日
      2006-09-29

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公開日: 2010-06-10   更新日: 2016-04-21  

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