| 研究課題/領域番号 |
16K06711
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| 研究機関 | 公益財団法人豊田理化学研究所 |
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研究代表者 |
森永 正彦 公益財団法人豊田理化学研究所, フェロー事業部門, 特任フェロー (50126950)
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| 研究分担者 |
吉野 正人 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10397466)
鎌土 重晴 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (30152846)
湯川 宏 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (50293676)
本間 智之 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (50452082)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 原子化エネルギー / 水素貯蔵材料 / 希土類化合物 / 酸化物 / マグネシウム化合物 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、多様な化学結合をもつ各種希土類化合物(ホウ化物、酸化物ほか)の化学結合を、「原子化エネルギー」を用いて統一的に表現し、希土類元素との化学結合から見た「各種非金属元素の個性」を抽出する。その計算結果を基に、「非金属元素からの量子材料設計の基盤」を初めて構築し、非金属元素側に立った新しい材料設計の道を拓く。さらに、それを現在の懸案課題である「自動車用水素貯蔵化合物」の開発に応用する。既存の金属系水素貯蔵材料には使われていない非金属元素を利用して、「非金属元素を含む3成分マグネシウム化合物」を探索することを目指している。初年度である平成28年度においては、以下の結果を得た。
各種希土類化合物の電子構造の計算と原子化エネルギーの決定の研究に着手した。種々の希土類化合物の中でも特に酸化物に注目し、その結晶構造を最適化した後、原子化エネルギーの計算を系統的に行った。希土類金属と酸化物イオンの原子化エネルギーが化合物の種類によって大きく変化することが分かり、本解析法の有効性を確認した。
さらに、非金属元素を含む3成分マグネシウム化合物の作製と組織解析を行った。構成金属元素および非金属元素の融点が大きく異なるため、作製が難しい3成分マグネシウム化合物を、ボールミル法や高圧ねじり加工法を用いて初めて作製した。それら試料の特性を、水素吸蔵実験、Ｘ線回折実験、電子顕微鏡観察などを用いて調べ、新規な水素貯蔵化合物の探索のために有用な知見を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
希土類化合物の化学結合の成り立ちを、非金属元素側（特に酸化物イオン側）から初めて調べることができた。これは従来の全エネルギー計算のみの解析からでは分からない新しい情報である。
また、二つの非金属元素を含む希土類―マグネシウム系の水素貯蔵化合物の開発の可能性を探求するための実験を行い、Ｘ線や透過型電子顕微鏡を用いて化合物の生成傾向を調べるとともに、その水素吸蔵特性を調べた。今後、これらのデータを基に、水素貯蔵化合物の探索範囲を一歩ずつ狭めていく予定である。このように、おおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は、前年度からの研究項目である「各種希土類化合物の電子構造の計算と原子化エネルギーの決定」を進める。また、「非金属元素から見た機能材料の量子設計基盤の構築」にも着手する。さらに、「非金属元素を含む新規マグネシウム系水素貯蔵化合物の探索」を行う。実験と計算を組み合わせて、原子化エネルギーから見た希土類化合物の量子材料設計基盤を固めていく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
水素貯蔵化合物の作製原料や、水素吸蔵実験、Ｘ線回折実験、透過型電子顕微鏡観察などに用いる消耗品の多くを、これまでの研究室の在庫や他予算で一部賄うことができたため。また、当初予定していたモニターなど計算のための物品の購入を次年度に行うことにしたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
上記の次年度使用額（約310千円）と本年度分の当初の助成金（1,200千円）の計1,510千円の使用内訳は、物品費（約960千円）、旅費（約300千円）、研究成果投稿料（約150千円）その他（約100千円）である。
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