| 研究課題/領域番号 |
17K17793
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
片山 尚幸 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50623758)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 冷凍材料 / 三角格子 / エントロピー / 外場制御 / 量体化 |
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| 研究実績の概要 |
冷凍材料の作業物質となるLixVS2の物性調査において、大きな発見があった。放射光粉末X線回折法と高エネルギーX線回折法によるPDF解析を組み合わせて、平均構造と局所構造を調査したところ、母体となるLiVS2において、314 K以下の低温相では三量体のクラスターが出現し、高温では平均構造は正三角格子に変化するものの、局所的にはジグザグ鎖が短距離秩序として現れることを突き止めた。このジグザグ鎖の短距離秩序は温度上昇に伴って相関長を短くしていくという特徴があり、動的な性質を持つことが期待される。実際に、電子線回折実験を行った結果、このジグザグ鎖短距離秩序は秒のオーダーで時間的に揺らいだ液体状態を生じていることが明らかになった。本成果は、日本物理学会をはじめとした幾つかの研究会で報告し、物性物理学分野において大きな注目を集めるホットトピックスとなっている。昨年度の研究で報告した、Li0.33VS2において3中心2電子結合の量体化クラスターの発見に引き続き、LixVS2が多彩なクラスターの物理が生じる非常に興味深い研究の舞台であることを示している。
昨年度報告したLi0.33VS2の3中心2電子結合と巨大エントロピー変化に関しては、代表者が主著者として論文報告したことに加えて、熱量変化材料としての特許申請を行った。この多彩なクラスタリングが生み出す大きな熱量変化を、上手く電池機能と結びつける点において難しさがあり、最終年度における改善に向けて努力している。
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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
冷凍評価のための周辺アクセサリの改善が思うように進んでおらず、電池反応に伴う冷凍能力を正しく評価できていない点が引き続き大きな問題として残っている。大学内の工作室との連携を強化するなど、最終年度に改善すべく努力したい。一方で、作業物質の物性評価については、昨年度発見したLi0.33VS2の巨大熱量変化に関して、論文一報が受理され、特許一件を申請するなどの成果が得られている。加えて、本年度に発見した、母体LiVS2の高温常磁性相で現れる液体的格子状態は、物性物理学分野に大きなインパクトを与える成果となっており、こちらの点では当初の目標を大きく超える進展が得られた。以上のバランスを考慮して、(2)おおむね順調に進展している。と評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
舞台開発という観点からは、LiVS2において見出した液体的格子状態が電池材料の正極材として用いる際にどのような影響が現れるか、という点を念頭に研究を進めていきたい。液体的格子状態の担い手が、高温相で現れるジグザグ鎖の短距離秩序であることから、繰り返し相転移に伴う劣化を、放射光粉末X線回折実験による平均構造とDSC測定による熱量変化の両面から調べるだけではなく、高エネルギーX線回折によるPDF解析法やEXAFSを用いて局所構造から調べる。また、冷凍評価のための周辺アクセサリについては、アクセサリの素材となる材料の選択に問題がある点は判明している。改善に向けた幾つかの案があり、大学内の工作室と設計・試作を行い改善を目指したい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予定していた外部機関での測定が、大学教員に対する支援で減額されたため、旅費が大幅に削減された。最終年度には研究を加速させるため、アクセサリの試作及び放射光施設での出張実験を増やす予定である。
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