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2019 年度 実績報告書

水素錯イオンの高速擬回転に伴う低温副格子融解を利用した革新的固体イオニクスの創成

研究課題

研究課題/領域番号 19H05514
配分区分補助金
研究機関東北大学

研究代表者

高木 成幸  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50409455)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
キーワード水素錯イオン / 擬回転 / イオン輸送 / 遷移金属錯体水素化物 / 副格子融解
研究実績の概要

合成装置の改良ならびに放射光X線を用いた高温高圧合成過程その場観察技術の援用により、理論予測にもとづいて合成に成功した水素9配位の錯イオンを含む物質群の高純度試料合成に取り組んだ。各種物性測定に耐えうるまで不純物の混入を抑えた試料を用いた中性子準弾性実験では、擬回転の直接観測には至らなかったものの、150Kから室温に至る広い温度範囲にて、水素錯イオンの自由回転運動を示す準弾性散乱成分の観測に成功するなど、研究構想の妥当性を支持する結果を得た。また、改良した装置を用い、マグネシウムを陽イオンとする新たな高水素配位錯体水素化物の合成にも成功した。

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

装置改良により、従来よりも高純度の試料合成が可能となったことに加え、多価イオン伝導への展開も見込める新たな高水素配位錯体水素化物の合成にも成功していることなどからおおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

2021年度は、改良した装置を用いた高純度試料合成を進め、より高分解能の装置を利用した中性子準弾性散乱実験による擬回転の直接観測に挑むとともに、新たに合成に成功したマグネシウム系高水素配位錯体水素化物を足掛かりとした多価イオン伝導への研究展開を進める。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Pseudorotating hydride complexes with high hydrogen coordination: A class of rotatable polyanions in solid matter2020

    • 著者名/発表者名
      Takagi Shigeyuki、Ikeshoji Tamio、Sato Toyoto、Orimo Shin-ichi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 116 ページ: 173901~173901

    • DOI

      10.1063/5.0002992

    • 査読あり
  • [雑誌論文] New Functionalities of Hydride Complexes with High Hydrogen Coordination2020

    • 著者名/発表者名
      Takagi Shigeyuki、Orimo Shin-ichi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 ページ: 051010~051010

    • DOI

      10.7566/JPSJ.89.051010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnesium Borohydride Ammonia Borane as a Magnesium Ionic Conductor2020

    • 著者名/発表者名
      Kisu Kazuaki、Kim Sangryun、Inukai Munehiro、Oguchi Hiroyuki、Takagi Shigeyuki、Orimo Shin-ichi
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 3 ページ: 3174~3179

    • DOI

      10.1021/acsaem.0c00113

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complex Hydride Solid Electrolytes of the Li(CB9H10)?Li(CB11H12) Quasi-Binary System: Relationship between the Solid Solution and Phase Transition, and the Electrochemical Properties2020

    • 著者名/発表者名
      Kim Sangryun、Kisu Kazuaki、Takagi Shigeyuki、Oguchi Hiroyuki、Orimo Shin-ichi
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 3 ページ: 4831~4839

    • DOI

      10.1021/acsaem.0c00433

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogenation reaction of Co3Ti alloy under high pressure and high temperature2020

    • 著者名/発表者名
      Saitoh Hiroyuki、Morimoto Masahiro、Watanuki Tetsu、Sato Toyoto、Takagi Shigeyuki、Orimo Shin-ichi
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 45 ページ: 33675~33680

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2020.06.027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Structural Investigations for Understanding the Hydrogen Storage Properties of YMgNi4-Based Alloys2020

    • 著者名/発表者名
      Sato Toyoto、Mochizuki Tomohiro、Ikeda Kazutaka、Honda Takashi、Otomo Toshiya、Sagayama Hajime、Yang Heena、Luo Wen、Lombardo Loris、Z?ttel Andreas、Takagi Shigeyuki、Kono Tatsuoki、Orimo Shin-ichi
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 5 ページ: 31192~31198

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c04535

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Lithium ion conductivity of complex hydrides incorporating multiple closo-type complex anions2019

    • 著者名/発表者名
      Toyama Naoki、Kim Sangryun、Oguchi Hiroyuki、Sato Toyoto、Takagi Shigeyuki、Tazawa Masaru、Nogami Genki、Orimo Shin-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Energy Chemistry

      巻: 38 ページ: 84~87

    • DOI

      10.1016/j.jechem.2019.01.009

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Epitaxial Film Growth of LiBH4 via Molecular Unit Evaporation2019

    • 著者名/発表者名
      Oguchi Hiroyuki、Kim Sangryun、Maruyama Shingo、Horisawa Yuhei、Takagi Shigeyuki、Sato Toyoto、Shimizu Ryota、Matsumoto Yuji、Hitosugi Taro、Orimo Shin-ichi
    • 雑誌名

      ACS Applied Electronic Materials

      巻: 1 ページ: 1792~1796

    • DOI

      10.1021/acsaelm.9b00350

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reorientational motion and Li+-ion transport in Li2B12H12 system: Molecular dynamics study2019

    • 著者名/発表者名
      Sau Kartik、Ikeshoji Tamio、Kim Sangryun、Takagi Shigeyuki、Akagi Kazuto、Orimo Shin-ichi
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 3 ページ: 075402~075402

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.3.075402

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionic conduction in Li3Na(NH2)4: Study of the material design for the enhancement of ion conductivity in double-cation complex hydrides2019

    • 著者名/発表者名
      Paik Biswajit、Oguchi Hiroyuki、Sato Toyoto、Takagi Shigeyuki、Dorai Arunkumar、Kuwata Naoaki、Kawamura Junichi、Orimo Shin-ichi
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 9 ページ: 055109~055109

    • DOI

      10.1063/1.5093580

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A complex hydride lithium superionic conductor for high-energy-density all-solid-state lithium metal batteries2019

    • 著者名/発表者名
      Kim Sangryun、Oguchi Hiroyuki、Toyama Naoki、Sato Toyoto、Takagi Shigeyuki、Otomo Toshiya、Arunkumar Dorai、Kuwata Naoaki、Kawamura Junichi、Orimo Shin-ichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 ページ: 1081~1081

    • DOI

      10.1038/s41467-019-09061-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Superconductivity of the hydrogen-rich metal hydride Li5MoH11 under high pressure2019

    • 著者名/発表者名
      Meng Dezhong、Sakata Masafumi、Shimizu Katsuya、Iijima Yuki、Saitoh Hiroyuki、Sato Toyoto、Takagi Shigeyuki、Orimo Shin-ichi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 ページ: 024508~024508

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.99.024508

    • 査読あり
  • [学会発表] Li5MoH11における錯イオンの擬回転とリチウムイオン輸送2021

    • 著者名/発表者名
      高木成幸、折茂慎一
    • 学会等名
      日本金属学会2021年春季講演大会
  • [学会発表] Room-Temperature Superionic Conduction in Complex Transition Metal Hydrides with High Hydrogen Coordination2020

    • 著者名/発表者名
      Shigeyuki Takagi
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Smart System Engineering 2020
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 9配位錯イオンを含む錯体水素化物におけるリチウムイオン輸送特性2020

    • 著者名/発表者名
      高木成幸、池庄司民夫、折茂慎一
    • 学会等名
      日本金属学会2020年春期講演大会
  • [学会発表] 計算材料科学を用いた水素化物研究2019

    • 著者名/発表者名
      高木成幸
    • 学会等名
      令和元年度触媒学会コンピュータの利用研究会セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 錯体水素化物固体電解質の開発2019

    • 著者名/発表者名
      高木成幸
    • 学会等名
      電気化学会東北支部 第50回セミコンファレンス
    • 招待講演
  • [学会発表] Hydride Complexes with High Hydrogen Coordination and Their Novel Functionalities2019

    • 著者名/発表者名
      Shigeyuki Takagi, Shin-ichi Orimo
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019
    • 国際学会
  • [備考] 多数の水素からなるクラスターの”擬回転”を利用した室温超イオン伝導の新たな発現原理を確立

    • URL

      http://www.imr.tohoku.ac.jp/ja/news/results/detail---id-1229.html

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公開日: 2021-12-27  

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