超イオン導電体の創出

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H06145
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 菅野 了次 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (90135426)
• 研究分担者: 田村 和久 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究副主幹 (10360405) ; 平山 雅章 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (30531165) ; 小林 玄器 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 准教授 (30609847) ; 堀 智 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任助教 (30795654) ; 鈴木 耕太 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (40708492) ; 日沼 洋陽 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 研究員 (80648238) ; 米村 雅雄 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別准教授 (60400602)
• 研究期間 (年度): 2017-05-31 – 2021-03-31
• キーワード: 超イオン導電体 / 固体イオニクス / 中性子 / 放射光 / ナノ界面

研究成果の概要

計算化学と材料科学を融合させた系統的探索により複数の新規イオン導電体を創出し、Li10GeP2S12構造を利用した探索で、最高値の導電率を示す新物質を見いだした(28 mS cm-1）。機械学習の活用により物質発見効率を大幅に向上させ、インフォマティクス活用の基盤も確立できた。ヒドリド系では擬似二、三成分系の系統的探索を行い、室温で0.05 mS cm-1を達成し、室温可動ヒドリドデバイスの実現に近づいた。ナノ積層電極の系統的合成では、ナノ界面制御による材料設計が可能であることを実証した。

自由記述の分野

固体イオニクス、無機固体化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

系統的な材料探索により様々なイオン導電体を見いだした。インフォマティクス手法を使った物質探索の高効率化にも成功し、内在する課題解決のための基盤技術も構築した。エネルギーデバイスに直結する材料系で探索方法が確立できたことは、社会的な意義も高い。室温作動ヒドリドデバイス創出の可能性は、Li+, Na+に次ぐ新たな固体デバイスの潮流を生み出し、学術的意義が大きい。また、ナノ界面領域のイオン導電体開発における重要性を示せたことで、今後の材料科学の探索領域や応用可能範囲を大きく広げた。