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2016 年度 実績報告書

複数の構造型から成る新規イオン伝導体の開発と伝導メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 26870190
研究機関東京工業大学

研究代表者

藤井 孝太郎  東京工業大学, 理学院, 助教 (30635123)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード酸化物イオン伝導体 / 新材料開発 / 結晶構造解析
研究実績の概要

本研究では,複数の構造型から成り新しい伝導経路を有する酸化物イオン伝導体材料の設計・創成を行うことを目的としている.特に,2014年に発見した新規構造型に属する新酸化物イオン伝導体NdBaInO4は,ペロブスカイト構造ユニットとA希土構造ユニットが交互に積層した構造を有しており,これまでに報告のない構造であることから新しいイオン伝導体としての展開が期待されていた.
本年度には,NdBaInO4に対し,Nd/Ba比を変化させ,イオン伝導度を向上させることに成功した.種々のNd/Ba比について電気的性質を調べたところ,Ndの10%をBaに変化させた物質が最も高い電気伝導度を示した.その構造的要因を明らかにするために,単結晶X線回折測定および粉末中性子回折測定を実施し,過剰なBaが実際にNdの位置に占有していることを実証した.それに伴い,イオン伝導のキャリアとなる酸素欠損が増加し,その効果がイオン伝導度の向上に大きく寄与していることがわかった.10%というNd/Ba比の変化は,通常の構造解析では明らかにすることが難しい.しかし,今回,単結晶X線回折と粉末中性子回折という2つの手法を駆使することで,はじめて小さな構造変化を明らかにすることができた.本年度は,さらにInサイトやBaサイトについて元素置換した物質の合成と評価を実施し,より高いイオン伝導度を目指した材料開発も進めた.得られた材料の中には,純酸化物イオン伝導を示す材料もあり,今後の展開が期待される結果となった.

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (31件) (うち国際学会 9件、 招待講演 12件)

  • [学会発表] 新物質CaSm2Ge3O10の発見と酸化物イオン伝導2017

    • 著者名/発表者名
      松井将洋, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] ジルコン型酸化物の結晶構造と電気的特性2017

    • 著者名/発表者名
      森瀬貴彦, 丹羽栄貴, 藤井孝太郎, 八島正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] 新型イオン伝導体NdBaScO4の発見2017

    • 著者名/発表者名
      白岩大裕, 森瀬貴彦, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] 新型酸化物イオン伝導体BaZnHo2O5の発見と高温における結晶構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      中村圭吾, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] パイロクロア型酸化物イオン伝導体Yb2Ti2O7の結晶構造とイオン伝導経路2017

    • 著者名/発表者名
      海野航, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] 直方晶系タングステンブロンズに属する新規酸化物イオン伝導体KTaW2O9の発見2017

    • 著者名/発表者名
      若菜翔太, 丹羽栄貴, 藤井孝太郎, 八島正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] 新規酸化物イオン伝導体SrRInO4 (R = Yb, Er, Y, Nd) の発見2017

    • 著者名/発表者名
      藤本絢香, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] 新型酸化物イオン伝導体Ca0.8Y2.4Sn0.8O6の発見2017

    • 著者名/発表者名
      井上遼太, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] 新型酸化物イオン伝導体の探索(1) 陽イオンが部分的に不規則化したCaFe2O4型構造を持つ新酸化物イオン伝導体SrYbInO4の発見2017

    • 著者名/発表者名
      八島正知, 藤本絢香, 藤井孝太郎, へスタージェームス
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] 新型酸化物イオン伝導体の探索(2) 新規酸化物イオン伝導体SrNdInO4の発見とドーピングによるイオン伝導度の向上2017

    • 著者名/発表者名
      藤本絢香, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] 新型酸化物イオン伝導体の探索(3) BaSc2-xAxSi3O10-x/2 (A: Ca, Mg)の構造とイオン伝導2017

    • 著者名/発表者名
      丹羽栄貴, 藤井孝太郎, 八島正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] 高温におけるBaNd2O4の結晶構造と酸化物イオン伝導経路2017

    • 著者名/発表者名
      日比野圭佑, 白岩大裕, 藤本絢香, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] BaYSi2O5Nの発見とその蛍光体母体としての可能性2017

    • 著者名/発表者名
      小林亮, 安永拓矢, 佐藤大典, 加藤英樹, 垣花眞人, 藤井孝太郎, 八島正知
    • 学会等名
      第3回構造科学と新物質探索研究会 -日本セラミックス協会 2016年 年会 サテライトプログラム-
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Sc3+を含んだ新規酸化物イオン伝導体の探索2017

    • 著者名/発表者名
      丹羽栄貴,藤井孝太郎,八島正知
    • 学会等名
      第3回構造科学と新物質探索研究会 -日本セラミックス協会 2016年 年会 サテライトプログラム-
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-17
    • 招待講演
  • [学会発表] 新型酸化物イオン伝導体の探索2017

    • 著者名/発表者名
      八島正知, 藤本絢香, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴
    • 学会等名
      第3回構造科学と新物質探索研究会 -日本セラミックス協会 2016年 年会 サテライトプログラム-
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-17
    • 招待講演
  • [学会発表] α-SrGa2O4の結晶構造2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤圭汰, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [学会発表] RP相Sr3Ti2O7とLa2SrAl2O7における熱膨張の異方性2017

    • 著者名/発表者名
      永峰翔太, 日比野圭佑, 川村圭司, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [学会発表] ジルコン型酸化物の結晶構造と電気的特性2017

    • 著者名/発表者名
      森瀬貴彦, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      固体化学の新しい指針を探る研究会『若手研究者による研究発表会』
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-03 – 2017-03-03
  • [学会発表] RP相Sr3Ti2O7とLa2SrAl2O7における熱膨張の異方性2017

    • 著者名/発表者名
      永峰翔太, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      固体化学の新しい指針を探る研究会『若手研究者による研究発表会』
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-03 – 2017-03-03
  • [学会発表] Precise Structure Analysis of Inorganic Catalysts, Photocatalysts, and Oxide-Ion Conductors2017

    • 著者名/発表者名
      Masatomo Yashima, Kotaro Fujii, Eiki Niwa
    • 学会等名
      3rd International Conference on Molecular & Functional Catalysis (ICFMC-3)
    • 発表場所
      NUSS Kent Ridge Guild House
    • 年月日
      2017-02-27 – 2017-02-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] α-SrGa2O4の結晶構造2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤圭汰, 藤井孝太郎, 丹羽栄貴, 八島正知
    • 学会等名
      第55回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2017-01-12 – 2017-01-13
  • [学会発表] Structure, diffusion path and design of novel oxide-ion conductors2016

    • 著者名/発表者名
      M. Yashima, K. Fujii, M. Shiraiwa, K. Hibino, E. Niwa
    • 学会等名
      14th International Conference of the Asian Crystallographic Association(AsCA 2016)
    • 発表場所
      Hanoi
    • 年月日
      2016-12-04 – 2016-12-07
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Precise Structure Analysis of Oxide Materials through Neutron and Synchrotron Powder Diffractometry up to 1830 K2016

    • 著者名/発表者名
      M. Yashima, K. Fujii, E. Niwa, M. Shiraiwa, K. Hibino, K. Saito
    • 学会等名
      STRUCTURE and THERMODYNAMICS of OXIDES at HIGH TEMPERATURE (STOHT2016)
    • 発表場所
      Davis
    • 年月日
      2016-10-20 – 2016-10-22
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ion-diffusion Visualization and New Ionic Conductor Exploration Through Nuclear- and Electron-Density Studies2016

    • 著者名/発表者名
      Masatomo Yashima, Kotaro Fujii, Masahiro Shiraiwa, Yuichi Esaki, Keisuke Hibino, Eiki Niwa
    • 学会等名
      The 2016 E-MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Poland
    • 年月日
      2016-09-19 – 2016-09-22
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] X線回折でわかる結晶構造と化学結合2016

    • 著者名/発表者名
      八島 正知, 藤井 孝太郎, 丹羽 栄貴
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2016年秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-09
  • [学会発表] 新型酸化物イオン伝導体 BaZnHo2O5 の発見2016

    • 著者名/発表者名
      中村 圭吾, 藤井 孝太郎, 丹羽 栄貴, 八島 正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2016年秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-09
  • [学会発表] Atomic-scale characterization of ceria catalysts and ceramic ion conductors2016

    • 著者名/発表者名
      Masatomo Yashima, Kotaro Fujii, Eiki Niwa
    • 学会等名
      Fundamentals and Applications of Cerium Dioxide in Catalysis (FACC-2016 Beijing)
    • 発表場所
      Beijing
    • 年月日
      2016-06-30 – 2016-07-02
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Precise Structure Analysis of Advanced Ceramic Materials through Powder Diffraction2016

    • 著者名/発表者名
      Masatomo Yashima, Kotaro Fujii, Eiki Niwa
    • 学会等名
      9th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites / Global Forum on Advanced Materials and Technologies for Sustainable Development
    • 発表場所
      Toronto
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Atomic-scale characterization of ion conduction, structure and stability of ceria-based catalysts and related materials: Present status and problems2016

    • 著者名/発表者名
      Masatomo Yashima, Kotaro Fujii, Eiki Niwa
    • 学会等名
      9th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites / Global Forum on Advanced Materials and Technologies for Sustainable Development
    • 発表場所
      Toronto
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Novel Oxide-Ion Conductors based on a New Structure Family NdBaInO42016

    • 著者名/発表者名
      Masatomo Yashima, Kotaro Fujii, Masahiro Shiraiwa, Eiki Niwa
    • 学会等名
      Collaborative Conference on 3D and Materials Research (CC3DMR) 2016
    • 発表場所
      Incheon/Seoul
    • 年月日
      2016-06-20 – 2016-06-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New Perovskite-related Structure Family of Oxide-ion Conducting Materials NdBaInO42016

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Fujii, Masahiro Shiraiwa, Eiki Niwa, Masatomo Yashima
    • 学会等名
      Rare Earths 2016
    • 発表場所
      Hokkaido Univ.
    • 年月日
      2016-06-05 – 2016-06-10
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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