研究課題
高速イオン伝導体の理解、開発、および高度な機能性の探求において、原子間の相互作用モデルを構築して、分子動力学シミュレーション研究を実施した。その結果、高速なイオン伝導を実現するためには、カチオンサイズや層間距離（ハニカム層状酸化物の場合）など、複数の要因が相互関係しあって重要な役割を果たすことがわかった。また、ビリヤードのようなリング状に拡散する機構も見出した。これらの成果は複数の論文として発表した。高速イオン伝導のシミュレーション研究においては、共同研究者と協力して、最先端の技術を応用した。 例えば、パーシステントホモロジーという新しい位相的データ解析手法により、典型的な高速イオン伝導体であるヨウ化銀における銀イオンの集団運動を定量化した。また、遺伝的アルゴリズムと多成分回帰法を用いることで、錯体金属水素化物における2価カチオン伝導体の拡散活性化エネルギー障壁とその他の制御パラメータとの相関関係を見出した。さらに、高速イオン伝導体であるリチウム水素化物において秩序相から無秩序相への相転移に伴い、高速イオン伝導を実現するのみならず、同時に起こるエントロピー変化に基づき、圧力制御での加熱/冷却が可能なバロカロリック効果という高度な機能性を明らかにした。これまでの固体イオン伝導体についてその高速イオン伝導の背後にある基本的なメカニズムを理解するため総合的に調査・比較・考察した。秩序・無秩序遷移、アニオン回転、イオン協調運動、イオン・欠陥濃度、拡散次元などが複雑に絡み合って高速イオン伝導を実現しており、それらを制御することが重要であることを明らかにし、海外企業の研究者とも協力してレビュー論文を執筆し投稿した。
実験と理論シミュレーションを組み合わせたアプローチを通じて、金属水素化物の圧力誘起熱効果（バロカロリック特性）を研究した。特に、イオン伝導特性に優れた炭素置換の水素化ホウ素クロソ化合物は、巨大なエントロピー変化を伴うバランスのとれたバロカロリック効果を示した。大きなエントロピー変化が、Li+イオン拡散、クロソ化合物の回転、および振動状態密度の複合効果であることを特定し、論文投稿し受理された。
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すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)
Advanced Science
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