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2021 年度 実績報告書

電子化物のコンセプトと応用の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 17H06153
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, 元素戦略研究センター, 特命教授 (30157028)

研究分担者 松石 聡  東京工業大学, 元素戦略研究センター, 准教授 (30452006)
多田 朋史  東京工業大学, 元素戦略研究センター, 特任教授 (40376512)
井手 啓介  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (70752799)
金 正煥  東京工業大学, 元素戦略研究センター, 助教 (90780586)
研究期間 (年度) 2017-05-31 – 2022-03-31
キーワード電子化物 / 金属間化合物 / 触媒 / バンド構造 / 電子物性
研究実績の概要

本年度の成果は以下のように要約される。
〇電子相関の解明:電子相関の強さをランダム位相近似で計算し、その強さは0D>1D>>2~3Dであることを明らかにした。0,1Dでは3d遷移金属系に匹敵する大きさであり、1DでMott絶縁体を見出したことと合致する結果となった。
〇中性および電子過剰型電子化物の実現:これまでの電子化物は、Ca2Nのように電子不足型に限定されていたが、中性物質(Na3N)や電子過剰型(Ca5Pb3)でも物質が見出された。この成果で候補物質の領域が大きく拡大した。
〇アンモニア合成触媒:促進剤として用いられてきたセシウム酸化物の作用が、亜酸化物の電子化物の生成によること、および触媒担体の電子物性が絶縁体から金属に変わると電子移動が促進され、触媒活性が大幅に向上することを明らかにした。
〇総合報告:Chemical ReviewおよびSmall Science誌からの依頼で電子化物に関する包括的総説を発表した。また、日本物理学会の総会時に「電子化物の物質科学と応用」というタイトルで総括講演を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 2021 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 12件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] LaRuSi Electride Disrupts the Scaling Relations for Ammonia Synthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Gong Yutong、Li Hongchen、Li Can、Yang Xueqing、Wang Junjie、Hosono Hideo
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 34 ページ: 1677~1685

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.1c03821

  • [雑誌論文] Advances in Materials and Applications of Inorganic Electrides2021

    • 著者名/発表者名
      Hosono Hideo、Kitano Masaaki
    • 雑誌名

      Chemical Reviews

      巻: 121 ページ: 3121~3185

    • DOI

      10.1021/acs.chemrev.0c01071

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Floating Interlayer and Surface Electrons in 2D Materials: Graphite, Electrides, and Electrenes2021

    • 著者名/発表者名
      Inoshita Takeshi、Saito Susumu、Hosono Hideo
    • 雑誌名

      Small Science

      巻: 1 ページ: 2100020~2100020

    • DOI

      10.1002/smsc.202100020

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electron Transfer from Support/Promotor to Metal Catalyst: Requirements for Effective Support2021

    • 著者名/発表者名
      Hosono Hideo
    • 雑誌名

      Catalysis Letters

      巻: 152 ページ: 307~314

    • DOI

      10.1007/s10562-021-03648-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electronic Correlation Strength of Inorganic Electrides from First Principles2021

    • 著者名/発表者名
      Kanno Shu、Tada Tomofumi、Utsumi Takeru、Nakamura Kazuma、Hosono Hideo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 12 ページ: 12020~12025

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.1c03637

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anomalous diamagnetism of electride electrons in transition metal silicides2021

    • 著者名/発表者名
      Hiraishi M.、Kojima K. M.、Okabe H.、Koda A.、Kadono R.、Wu J.、Lu Y.、Hosono H.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 ページ: 1~6

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.L241101

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Electron-Deficient-Type Electride Ca5Pb3: Extension of Electride Chemical Space2021

    • 著者名/発表者名
      Li Kun、Gong Yutong、Wang Junjie、Hosono Hideo
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 ページ: 8821~8828

    • DOI

      10.1021/jacs.1c03278

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Origin of Metallic Nature of Na3N2021

    • 著者名/発表者名
      Mizoguchi Hiroshi、Park Sang-Won、Katase Takayoshi、Vazhenin Grigori V.、Kim Junghwan、Hosono Hideo
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 ページ: 69~72

    • DOI

      10.1021/jacs.0c11047

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 第一原理計算による量子多体系としてのエレクトライド解析2022

    • 著者名/発表者名
      多田朋史
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Materials Science of Electrides2022

    • 著者名/発表者名
      Hideo Hosono
    • 学会等名
      77th Annual Meeting of Physical Society of Japan
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Materials Design of Oxide Semiconductors2022

    • 著者名/発表者名
      Hideo Hosono
    • 学会等名
      Zhejiang Univ. MS&E Seminar
    • 招待講演
  • [学会発表] Materials and Application of Electride2022

    • 著者名/発表者名
      Hideo Hosono
    • 学会等名
      KAUST Chemical Science Program Seminar
    • 招待講演
  • [学会発表] エレクトライドの物質科学2022

    • 著者名/発表者名
      細野秀雄
    • 学会等名
      熊本大学 産業ナノ研究所開所記念シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Large scale atomistic simulations driven by neural-network potential molecular dynamics and kinetic Monte Carlo with external fields2021

    • 著者名/発表者名
      Tomofumi Tada
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication and characterization of resistive random-access memory device using amorphous 12CaO・7Al2O32021

    • 著者名/発表者名
      Tasuke Kadono, Keisuke Ide, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Toshio Kamiya
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Electride Catalysts for Green Ammonia Synthesis: Idea and Extension2021

    • 著者名/発表者名
      Hideo Hosono
    • 学会等名
      Chemistry Weeks of Mitsubishi Chemicals
    • 招待講演
  • [学会発表] Electroactive Subnano-Sized Voids in Crystals2021

    • 著者名/発表者名
      Hideo Hosono
    • 学会等名
      Small Science Virtual Symposium
    • 招待講演
  • [学会発表] カーボンニュートラル社会におけるアンモニアへの期待と新触媒の進展2021

    • 著者名/発表者名
      細野秀雄
    • 学会等名
      INCHEM TOKYO 2021
    • 招待講演
  • [学会発表] 目からウロコの新材料を求めて2021

    • 著者名/発表者名
      細野秀雄
    • 学会等名
      蔵前工業会広島支部講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] エレクトライドの物質科学2021

    • 著者名/発表者名
      細野秀雄
    • 学会等名
      都立大物理教室談話会
    • 招待講演
  • [学会発表] 材料研究は基礎と応用が分化する前が面白い:個人的体験から2021

    • 著者名/発表者名
      細野秀雄
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会
    • 招待講演
  • [学会発表] Emerging active functionality utilizing abundant elements2021

    • 著者名/発表者名
      Hideo Hosono
    • 学会等名
      20th Science Council of Asia Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] アンモニア合成用触媒及該触媒を用いるアンモニア合成法2018

    • 発明者名
      細野 秀雄、北野 政明、横山 壽治、原 亨和、服部 真史
    • 権利者名
      国立大学法人東京工業大学、国立研究開発法人科学技術振興機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      7023457

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公開日: 2022-12-28  

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