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2012 年度 実績報告書

超イオン伝導ガラスの高次構造と超イオン伝導チャネル形成のメカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 22540331
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

川北 至信  独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター, 副主任研究員 (50264015)

研究分担者 武田 信一  九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10111733)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード超イオン伝導体 / ガラス / ミクロ相分離 / 構造物性 / 放射線、X線、粒子線
研究概要

Agを可動イオンとする超イオン伝導ガラスにはミクロ相分離の傾向を示す物質が多い。これは融体中ですでに存在するAgイオンの協同拡散により、Agイオンの分布に大きな揺らぎが生じるためと考えられる。また、そのためAg-(GeSe3)混合系では、x=0.3のAg濃度を超えるところで、室温でのイオン伝導度が約8ケタ大きくなる絶縁体-超イオン伝導体転移がみられる。そこで、室温のガラス状態でのAgイオンの揺らぎをより精度よく調べるため、これまで行ってきたX線回折、中性子回折、EXAFS測定に加えて、X線異常散乱測定をESRF(フランス・グルノーブル)のBM02ビームラインにて実施した。とくに構造因子に現れる中距離相関の指標とされるプレピークが生じる原因に関して、これまでの構造モデリングの定量性にまだ不十分な部分があることが分かった。またミクロ相分離を観測するためJ-PARC・MLFのBL15小角・広角散乱装置を用いて、Ag-(GeSe3)の溶融相およびガラス状態を測定した。溶融状態から降温過程で小角散乱がどのように成長するかに興味があったが、高温炉の持つ小角散乱強度に比較して試料由来の散乱強度が弱く観測できなかった。一方室温のガラス状態では、ミクロ相分離による明瞭な小角散乱強度を観測した。
さらに、Ag-GeSe3の室温ガラスに関して中性子非弾性散乱実験をJ-PARC BL14にて実施した。Ag拡散による準弾性散乱の裾は、ガラス由来の低エネルギー励起(ボゾンピーク)と重なっており、期待に反して、x=0.3のイオン伝導転移にともなう変化は、それほど大きくないことが分かった。
一方、Agを含む溶融塩混合系では、アルカリ金属イオンと置換していく過程で自発的に中距離相関を形成することを平成22年度、23年度に本課題の一環として見出しており、論文投稿(投稿中)を行った。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて その他

すべて 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件)

  • [学会発表] カチオン交換された溶融貴金属ハライド 新たな中距離相関の出現とアニオン誘起分極効果

    • 著者名/発表者名
      田原周太
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      広島大学
    • 招待講演
  • [学会発表] Investigation of structure and dynamics of superionic conductors and their melts using scattering techniques

    • 著者名/発表者名
      Yukinobu Kawakita
    • 学会等名
      The 13th Asian Conference on Solid State Ionics
    • 発表場所
      東北大学
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-24  

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